大题精练03 电磁感应的综合应用问题——2024年高考物理题型突破限时精练（湖南专用）

大题精练03 电磁感应的综合应用问题 考点内容 考情分析 考点一 法拉第电磁感应定律与电路结合 1、电磁学计算题是高考的必考内容，高考对于这部分知识点的命题形式是以生活中的情景为背景，强调情景与对应的力学知识的有机融合，突出了应用性，巩固了基础性。 2、2023年湖南卷第14题 考点二 电磁感应中图像问题 考点三 电磁感应与动量及能量结合 公式、知识点回顾（时间：5分钟） 知识点一、动力学 牛顿第二运动定律 F合 = ma 或或者 Fx = m ax Fy = m ay 向心力 牛顿第三定律 知识点二、运动学 匀变速直线运动 平均速度： Vt/ 2 == Vs/2 = 匀加速或匀减速直线运动：Vt/2 <Vs/2 知识点三、电磁学 电磁感应 1. ε=BLVsinθ平动切割 ε=N磁变模型ε=BLV中点 旋转切割 2.Ф=Bssinθ；e=NBSωcosωt (矩形线圈在匀强磁场中匀速转动) E有= (只有正弦) 3.焦耳热Q=I2Rt(I恒定)Q=Rt（I正弦变化） Q=ΔE机(I非正弦变化) 4.电量q=It q=n△ф/R BILt=BLq=mV2-mV1(只受洛仑兹力) 5.变压器= P入=P出 n1I1= n2I2 + n3I3 6. 输电 P=UI P损=（）2R线 U2送=U损+U 3达 P送=P损+P达 7. 电磁振荡 T=2 q=qmsinωt i=Imcosωt 法拉第电磁感应定律 普适公式： 导体切割：（B、L、v三者相互垂直） 知识点四、电磁感应与动量、能量问题结合 在导体单杆切割磁感线做变加速运动时，若牛顿运动定律和能量观点不能解决问题，可运用动量定理巧妙解决问题 求解的物理量 应用示例 电荷量或速度 －BLΔt＝mv2－mv1，q＝Δt. 位移 －＝0－mv0，即－＝0－mv0 时间 －BLΔt＋F其他Δt＝mv2－mv1 即－BLq＋F其他Δt＝mv2－mv1 已知电荷量q、F其他(F其他为恒力) －＋F其他Δt＝mv2－mv1，Δt＝x 已知位移x、F其他(F其他为恒力) 知识点五、解题思路 (1)电路分析:明确电源与外电路，可画等效电路图。 (2)受力分析:把握安培力的特点，安培力大小与导体棒速度有关，一般在牛顿第二定律方程里讨论，v的变化影响安培力大小，进而影响加速度大小，加速度的变化又会影响v的变化。 (3)过程分析:注意导体棒进入磁场或离开磁场时的速度是否达到“收尾速度”。 (4)能量分析:克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能。 1. （2023•湖南）如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。 （1）先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小v0； （2）在（1）问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放瞬间棒b的加速度大小a0； （3）在（2）问中，从棒b释放瞬间开始计时，经过时间t0，两棒恰好达到相同的速度v，求速度v的大小，以及时间t0内棒a相对于棒b运动的距离Δx。 【例题】【电磁感应中的能量问题】（2023•天心区校级一模）某研发小组设计了一个臂力测试仪。装置的简化原理图如图甲所示，两平行金属导轨MM′、NN′竖直放置，两者间距为L＝1m，在M、N间和M′、N′间分别接一个阻值为R＝1.5Ω的电阻，在两导轨间EFGH矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d＝0.5m的磁场，磁场变化如图丙所示，已知B0＝0.75T、t0＝0.25s，一质量为m＝0.5kg、长为L＝1m、电阻也为R的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒与弹簧相连，弹簧下端固定，弹簧伸至原长后其顶端恰好与EF在同一条直线上。测试者利用臂力将导体棒向下压至某位置后释放，导体棒向上运动经过HG时，会与HG处的压力传感器发生撞击（图乙为装置的侧视图），压力传感器可以显示撞击力的大小，以此来反映臂力的大小。 （1）为测试其电特性，进行如下实验：磁场区域内的磁感应强度如图丙所示，求0～t0时间内流过MN的电流I的大小和方向； （2）为测试其力特性，在t＞t0这段时间内进行如下实验：设某次测试中，将弹簧压缩至AB位置后释放，AB与EF间的竖直距离为2d，当导体棒进入磁场的瞬间，加速度为2g，导体棒运动到HG时压力传感器示数恰好为0。已