专题4.2 电磁感应的规律及综合应用（Word讲义）-【金版新学案】2024高考物理大二轮专题复习与测试（新教材）

第二讲　电磁感应的规律及综合应用 命题角度　高考对本讲知识常考查对感应电动势、感应电流等基本概念的理解，还有楞次定律(或右手定则)、法拉第电磁感应定律(或切割公式)等规律的理解及应用，还常与电路知识、图像知识、动力学和运动学知识、能量和动量规律综合考查。 命题形式　高考中本部分内容常联系生产、生活、科技等实际情景命题，常以选择题或计算题的形式呈现，计算题一般为压轴题，综合性较强、难度较大。 考点一　楞次定律与法拉第电磁感应定律的理解及应用 计算感应电动势大小的两种方法 1．应用法拉第电磁感应定律计算：E＝n ＝n·S(仅B变化)＝nB· (仅S变化)。 2．应用切割公式计算 (1)平动切割：E＝Blv。 (2)转动切割：E＝Bl2ω(以导体棒的一端为轴转动)。 (多选)(2022·湖南高考)如图，间距L＝1 m的U形金属导轨，一端接有0.1 Ω的定值电阻R，固定在高h＝0.8 m的绝缘水平桌面上。质量均为0.1 kg的匀质导体棒a和b静止在导轨上，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为0.1 Ω，与导轨间的动摩擦因数均为0.1(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，导体棒a距离导轨最右端1.74 m。整个空间存在竖直向下的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度大小为0.1 T。用F＝0.5 N 沿导轨水平向右的恒力拉导体棒a，当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，撤去F，导体棒a离开导轨后落到水平地面上。重力加速度取10 m/s2，不计空气阻力，不计其他电阻，下列说法正确的是(　　) A．导体棒a离开导轨至落地过程中，水平位移为0.6 m B．导体棒a离开导轨至落地前，其感应电动势不变 C．导体棒a在导轨上运动的过程中，导体棒b有向右运动的趋势 D．导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电阻R的电荷量为0.58 C 答案：BD 解析：导体棒a在导轨上向右运动，由右手定则可知产生的感应电流方向向里，流过导体棒b的电流向里，由左手定则可知导体棒b受到的安培力向左，则导体棒b有向左运动的趋势，故C错误；导体棒b与电阻R并联，有I＝，当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，有LB＝μmg，联立解得导体棒a运动到导轨最右端时的速度为v＝3 m/s，导体棒a做平抛运动，有x＝vt，h＝gt2，联立解得导体棒a离开导轨至落地过程中水平位移为x＝1.2 m，故A错误；导体棒a离开导轨至落地前做平抛运动，水平速度切割磁感线，则产生的感应电动势不变，故B正确；导体棒a在导轨上运动的过程中，通过干路的电荷量为q＝·Δt＝＝＝1.16 C，导体棒b与电阻R并联，流过的电流与电阻成反比，则通过电阻R的电荷量为qR＝＝0.58 C，故D正确。故选BD。 方法技巧 感应电荷量的计算方法 1．公式：q＝Δt＝Δt＝n。 2．通过回路截面的电荷量q仅与线圈匝数n、磁通量的变化量ΔΦ和回路总电阻R有关，与时间无关。　　 针对练1.(2023·湖北高考) 近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分 学生用书↓第69页 别为1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103 T/s，则线圈产生的感应电动势最接近(　　) A．0.30 V B．0.44 V C．0.59 V D．4.3 V 答案：B 解析：三匝面积不同的线圈分别产生的感应电动势串联，则总电动势E＝(a12＋a22＋a32)＝0.44 V，B正确，A、C、D错误。 针对练2.(2021·河北高考)如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻，下列说法正确的是(　　) A．通过金属棒的电流为2BCv2tan θ B．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tan θ C．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电 D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定 答案：A 解析：根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电，C错误；由题意知导体棒匀速切割磁感线，根据几何关系可知切割长度为l＝2x tan θ，x＝vt，则产生的感应电动势为E＝2Bv2t tan θ，由题图可知电容器直接与电源相连，则电容器的电荷量为Q＝CE＝2BCv2t tan θ，则流过导体棒的电流I＝＝2BCv2tan θ，A正确；当金属棒到达x0处时，导体棒产生的感应电动势为E′＝2Bvx0tan θ，则