大题10 电磁感应综合问题-【大题精做】冲刺2024年高考物理大题突破+限时集训（新高考专用）

大题10 电磁感应综合问题 1. 掌握应用动量定理处理电磁感应问题的思路。 2. 掌握应用动量守恒定律处理电磁感应问题的方法。 3.熟练应用楞次定律与法拉第电磁感应定律解决问题。 4.会分析电磁感应中的图像问题。 5.会分析电磁感应中的动力学与能量问题。 电磁感应中的动力学与能量问题 【例1】（2024·河北·模拟预测）如图甲所示，水平粗糙导轨左侧接有定值电阻，导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度，导轨间距。一质量，阻值的金属棒在水平向右拉力作用下由静止开始从处运动，金属棒与导轨间动摩擦因数，金属棒的图像如图乙所示，取，求： （1）时，安培力的大小； （2）从起点到发生位移的过程中，金属棒产生的焦耳热； （3）从起点到发生位移的过程中，拉力做的功。 1．电磁感应综合问题的解题思路 2．求解焦耳热Q的三种方法 (1)焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流恒定的情况； (2)功能关系：Q＝W克安(W克安为克服安培力做的功)； (3)能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)。 （23-24高三下·河北·开学考试）如图所示，相互平行的轨道由半径为r的四分之一圆弧和水平部分（靠右端的一部分DE、HI段粗糙，接触面与物体间动摩擦因数为μ，HI=DE，其余部分光滑）构成，两部分相切于C、G，CG连线与轨道垂直，轨道间距为L，在最右端连接阻值为R的定值电阻，整个轨道处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一质量为m，电阻为2R的金属导体棒从四分之一圆弧的最高点静止释放，导体棒在下滑过程中始终与导轨接触良好，且与导轨垂直，其它电阻不计，当导体棒运动到与CG重合时，速度大小为v，导体棒最终静止在水平轨道DE、HI段某处，整个过程中定值电阻R上产生的热量为Q，重力加速度为g，求： （1）导体棒从静止释放到与CG重合，通过定值电阻R的电量； （2）导体棒运动到CG前瞬间，导体棒的加速度的大小； （3）导体棒因摩擦产生的热量及在粗糙轨道DE、HI段的位移。 动量观点在电磁感应中的应用 【例2】（23-24高三下·四川成都·开学考试）如图所示，足够长的运输带沿倾角α＝30°的方向固定，且运输带以v0的速度向上匀速传动，虚线1、2间存在垂直运输带向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m、电阻值为R、边长为d0的正方形导线框随运输带共同向上运动，经过一段时间ab边越过虚线1，且导线框相对运输带发生运动，当ab边刚好到达虚 [信息]导线框完全进入磁场后，导线框中无感应电流，运输带带动导线框加速 运动 线2瞬间导线框的速度恢复到v0，已知虚线间的距离为L，且L＞2d0，导线框与运输带之间的动摩擦因数为μ＝，重力加速度为g，整个过程导线框的ab边始终与两虚线平行。求： (1)ab边刚越过虚线1瞬间的加速度大小以及方向； (2)导线框的ab边由虚线1运动到虚线2的时间； (3)导线框的ab边由虚线1运动到虚线2的过程中，因摩擦而产生的热量与焦耳热的比值。 1.在导体单杆切割磁感线做变加速运动时，若运用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，即－BqL＝mv2－mv1 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， 即－＋F其他Δt＝mv2－mv1， 已知位移x、F其他(F其他为恒力) 2.动量守恒定律在电磁感应中的应用 物理模型 “一动一静”：甲杆静止不动，乙杆运动，其实质是单杆问题，不过要注意问题包含着一个条件——甲杆静止，受力平衡 两杆都在运动，对于这种情况，要注意两杆切割磁感线产生的感应电动势是相加还是相减；系统动量是否守恒 分析方法 动力学观点 通常情况下一个金属杆做加速度逐渐减小的加速运动，而另一个金属杆做加速度逐渐减小的减速运动，最终两金属杆以共同的速度匀速运动 能量观点 两杆系统机械能减少量等于回路中产生的焦耳热之和 动量观点 对于两金属杆在平直的光滑导轨上运动的情况，如果两金属杆所受的外力之和为零，则考虑应用动量守恒定律处理问题 （2024·湖南长沙·一模）如图，质量为m、电阻为的均匀金属棒ab垂直架在水平面甲内间距为3L的两光滑金属导轨的右边缘处。下方的导轨由光滑圆弧导轨与处于水平面乙的光滑水平导轨平滑连接而成（即图中半径OM和（竖直），圆弧导轨半径为R、对应圆心角为60°、间距为3L，水平导轨间距分别为3L和L。质量也为m、电阻为的均匀金属棒cd垂直架在间距为L的导轨左端。导轨与，与均足够长，所有导轨的电阻都不计。电源电动势为E、