专题强化二十一　电磁感应的电路及图像问题 课件 -2026届高考物理一轮复习沪科版

该高中物理高考复习课件聚焦“电磁感应的电路及图像问题”专题，依据高考评价体系梳理了电路问题（电荷量计算、功率分析等）和图像问题（Φ-t、B-t、E-t等图像分析）两大核心考点，通过近5年模拟题及真题统计，明确电路动态分析占45%、图像识别占35%的高频考点分布，归纳出选择题、计算题等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“真题案例+方法提炼+分层训练”的备考策略，如以2025江苏南京模拟题为例，通过B-t图像推导电动势、电流及热量，培养科学推理与模型建构素养。针对图像问题提炼排除法、函数法等技巧，特设易错点警示（如电势差正负判断），学生可通过跟踪训练熟练解题步骤，教师能借助分层练习精准把握学情，助力高效冲刺高考。

专题强化二十一　电磁感应的电路及图像问题 第十一章　电磁感应 考点 1 考点二　电磁感应中的图像问题 考点一　电磁感应中的电路问题 目录 2 1.分析电磁感应中电路问题的基本思路 考点一　电磁感应中的电路问题 目录 考点 2.电荷量的计算 根据法拉第电磁感应定律=n，电路中的平均电流为==，所以q=Δt=n。 目录 考点 例1 (2025·江苏南京模拟)如图所示，单匝矩形导轨的两侧分别接有电阻R1=3 Ω和R2=6 Ω，矩形导轨中央磁场区域的长、宽分别为l=2 m，a=0.5 m，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示。不计其他一切电阻。 (1)求一个周期内整个回路中产生的热量; 解析　由题图乙可知，0~1 s内，回路电动势 大小为E1=S=4×2×0.5 V=4 V 回路电流为I1== A 1~3 s内，回路电动势大小为 E2=S=2×2×0.5 V=2 V 目录 考点 回路电流为I2== A 一个周期内整个回路中产生的热量为 Q=(R1+R2)t1+(R1+R2)t2 =×9×1 J+×9×2 J= J。 答案　 J 目录 考点 (2)若B恒定为2 T，用略长于l=2 m的、不计电阻的导体棒架在导轨上水平匀速切割磁感线，要使电路的功率与(1)中相同，求导体棒的速度大小。 解析　要使电路的功率与(1)中相同，则有 P电== W= W 设导体棒的速度为v，则导体棒产生的电动势为E=Blv，回路的总电阻为R总==2 Ω，则回路的总功率为P电=，联立解得v= m/s。 答案　 m/s 目录 考点 例2 如图所示，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则等于(　　) A. B. C. D.2 B 目录 考点 解析　设OM电阻为R，在过程Ⅰ中，根据法拉第电磁感应定律，有 E1== 根据闭合电路欧姆定律，有I1=且q1=I1Δt1 在过程Ⅱ中，有E2== I2=，q2=I2Δt2 又q1=q2即= 所以=，故B正确。 目录 考点 1.分析思路 考点二　电磁感应中的图像问题 目录 考点 2.常用方法 (1)排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的正负、增大还是减小及变化的快慢，来排除错误选项。 (2)函数法:写出图像中横、纵坐标的两物理量之间的函数关系式，结合函数关系对图像进行分析和判断。 目录 考点 例3 (2024·江苏常州期末)如图所示，导体棒ab以初速度v0沿足够长水平放置的光滑导线框向右运动，空间存在垂直于线框平面的匀强磁场，线框电阻不计。下列关于导体棒的速度v和加速度a随运动时间t的变化图像可能正确的是(　　) A 目录 考点 解析　电路中的电流为I==，由牛顿第二定律得导体棒运动的加速度大小为a==，由于安培力的方向与运动方向相反，所以导体棒做加速度减小的减速运动，即其a-t图像随着时间而减小且减小的越来越慢，其v-t图像的斜率越来越小。故A正确。 目录 考点 例4 如图甲所示，正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数n=10，边长ab=1 m，线圈总电阻r=1 Ω，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流的方向为正方向，则下列有关线圈的电动势e、感应电流i、焦耳热Q以及ab边受到的安培力F(取向下为正方向)随时间t的变化图像正确的是(　　) C 目录 考点 解析　0~1 s内产生的感应电动势为 e1==2 V，方向为逆时针，同理 1~5 s内产生的感应电动势为e2=1 V， 方向为顺时针，A错误;0~1 s内的感应电流大小为i1==2 A，方向为逆时针(负值)，同理1~5 s内的感应电流大小为i2=1 A，方向为顺时针(正值)，B错误;ab边受到的安培力大小为F=nBiL，可知0~1 s内0≤F≤4 N，方向向下，1~3 s内0≤F≤2 N，方向向上，3~5 s内0≤F≤2 N，方向向下，C正确;线圈产生的焦耳热为Q=eit，0~1 s内产生的热量为4 J，1~5 s内产生的热量为4 J，D错误。 目录 考点 1.(2025·江苏连云港期中)如图所示，边长为2L的正方形线框MNPQ内左半部分存在垂直纸面向里的匀强磁场，右半部分存在垂直纸面向外的匀强磁场，两磁场磁感应强度大小相等。边长为L的正方形线框dabc从左向右匀速通过该磁场区域，运动过程中线框始终垂直于磁场且bc边始终平行于PQ。规定线框中顺时针为电流的正方向，从ab边刚进入磁场到cd边刚离开磁场的过程，下列图像能正确反映线框中感应电流i随时间t变化的是(　　) C 目录 考点 解析　根据右手定则可知，线框进入磁场过程中、在磁场中运动的过程中、出磁场的过程中感应电流的方向分别为逆时针、顺时针、逆时针，分别为负值、正值、负值;又因为线框在磁场中运动的过程中，两条边切割磁感线，其电流是进入磁场、出磁场时电流的2倍，故C正确。 目录 考点 2.(2025·江苏镇江模拟)在水平光滑绝缘桌面上有一边长为L的正方形线框abcd，被限制在沿ab方向的水平直轨道上自由滑动。bc边右侧有一正直角三角形匀强磁场区域efg，直角边ge和ef的长也等于L，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示，线框在水平拉力作用下向右以速度v匀速穿过磁场区，若图示位置为t=0时刻，设逆时针方向为电流的正方向。则感应电流i-t图像正确的是(时间单位为) (　　) D 目录 考点 解析　bc边的位置坐标x从0~L的过程中，根据楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿a→b→c→d→a，为正值。线框bc边有效切割长度为l=L-vt，感应电动势为E=Blv=B(L-vt)·v，随着t均匀增加，E均匀减小，感应电流i=，即感应电流均匀减小。同理，x从L~2L的过程中，根据楞次定律判断出感应电流方向沿a→d→c→b→a，为负值，感应电流仍均匀减小，故A、B、C错误，D正确。 目录 考点 提升素养能力 2 目录 A级　基础对点练 A 对点练1　电磁感应中的电路问题 1.如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一定值电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面向里(指向图中纸面内)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，则(　　) A.U=Blv，流过电阻R的感应电流由b到d B.U=Blv，流过电阻R的感应电流由d到b C.U=Blv，流过电阻R的感应电流由b到d D.U=Blv，流过电阻R的感应电流由d到b 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 解析　由右手定则可知通过MN的电流方向为N→M，则流过电阻R的电流方向为b→d，B、D错误;导体杆切割磁感线产生的感应电动势为E=Blv，导体杆为等效电源，其电阻为等效电源内阻，由闭合电路欧姆定律得U=IR=·R=Blv，A正确，C错误。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 A 2.如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为4R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，环的最高点A处用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为(　　) A. B. C. D.Bav 解析　导体棒AB产生的感应电动势E=Bl=B·2a·=Bav，AB相当于电源，AB两端电压是路端电压，AB在竖直位置时，两半圆环并联的电阻为R外==R，电路电流I=，AB两端电压U=IR外，解得U=，故A正确。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 C 3.如图所示，EF、GH为平行的金属导轨，其电阻不计，R为电阻，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体棒。有匀强磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当AB棒(　　) A.匀速滑动时，I1=0，I2=0 B.匀速滑动时，I1≠0，I2≠0 C.减速滑动时，I1≠0，I2≠0 D.减速滑动时，I1=0，I2=0 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 解析　电容器在电路中与等效电源并联，两端电压为AB端电压，所以当导体棒匀速滑动时，电容器两端电压不变，则I2=0，电阻R中电流不为零，则I1≠0，故A、B错误;减速滑动时，电容器两端电压随导体棒速度的减小而减小，所以电容器一直在放电，放电电流不为零，通过电阻的电流也不为零，则I1≠0，I2≠0，故C正确，D错误。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 A 4.(2025·江苏南通调研)如图所示，正方形线圈MOO'N处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与水平面的夹角为30°，线圈的边长为L，电阻为R，匝数为n。线圈从竖直面绕OO'顺时针转至水平面的过程中，通过导线横截面的电荷量为(　　) A. B. C. D. 解析　根据法拉第电磁感应定律得=n，又=，q=·Δt，ΔΦ=Φ2-Φ1，Φ2=BL2sin 30°，Φ1=-BL2cos 30°，解得q=，故A正确。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 对点练2　电磁感应中的图像问题 5.(2024·北京东城期末)如图所示，间距为L的水平边界MN、PQ之间存在垂直纸面向外的匀强磁场，一正方形线框位于磁场区域上方某一高度，线框的边长为L、ab边的电阻是dc边电阻的2倍，ad边、bc边的电阻不计。若线框由静止释放，t=0时刻dc边进入磁场，一段时间后ab边进入磁场并匀速穿过磁场，整个线框通过磁场区域的过程中，ab边与dc边保持水平，则a、b两点之间的电势差Uab随时间t的变化图像可能错误的是(　　) A 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 解析　设dc边的电阻是r，ab边的电阻是2r，由于下落高度不确定，dc边进入磁场后，线框可能做匀速直线运动、加速度减小的加速直线运动或加速度减小的减速直线运动。dc边进入磁场时电动势为E=BLv，a、b两点之间的电势差为Uab=·2r=E，dc边出磁场后，线框做匀速运动，a、b两点之间的电势差为Uab=·r=E，故A错误。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 A 6.(2024·四川广元期末)如图，abcdef为“日”字形导线框，其中abdc和cdfe均为边长为l的正方形，导线ab、cd、ef的电阻相等，其余部分电阻不计。导线框右侧存在着宽度略小于l的匀强磁场，磁感应强度为B，导线框以速度v匀速穿过磁场区域，运动过程中导线框始终和磁场垂直且无转动。导线框穿越磁场的过程中，a、b两点电势差Uab随位移变化的图像正确的是(　　) 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 解析　设导线ab、cd、ef的电阻均为R。由于匀强磁场的宽度略小于l，当导线ab在磁场内、cd与ef在磁场外时，导线ab充当电源，则Uab=E=Blv=Blv;同理，当导线cd在磁场内、ab与ef在磁场外时，导线cd充当电源，则Uab=Ucd=Blv;当导线ef在磁场内、ab与cd在磁场外时，导线ef充当电源，则Uab=Uef=Blv，故A正确。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 A 7.(2025·福建厦门期末)如图所示，足够长的光滑U形金属导轨固定在绝缘水平面上，其电阻不计，导体棒ab垂直放在导轨上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。t=0时，垂直于ab施加水平向右恒力F使ab从静止开始加速，作用一段时间后，撤掉外力F，运动过程中导体棒始终垂直导轨，下列关于导体棒ab速度随时间变化图像中可能正确的是(　　) 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 解析　设导体棒接入电路的电阻为R，则导体棒ab所受安培力的大小为F安=IlB=·lB=，对导体棒ab根据牛顿第二定律得F-=ma，则随着速度的增大导体棒的加速度逐渐减小，即开始时导体棒做加速度减小的加速运动，若F作用的时间较长，当F=F安时导体棒开始做匀速运动;撤去外力F后，导体棒在安培力作用下做减速运动，由牛顿第二定律得=ma，则随着速度的减小导体棒的加速度逐渐减小，即导体棒做加速度减小的减速运动，故A正确。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 8.(2024·安徽合肥期中)将一根硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆半径为2r，小圆半径为r，线圈右侧有一间隙，通过电阻不计的导线与滑动变阻器R构成闭合回路。线圈内有垂直线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt，B0、k(>0)均为常量。已知大小线圈的总电阻为R0，滑动变阻器阻值调为2R0，忽略线圈连接处的间隙。求: B级　综合提升练 (1)经过时间T通过滑动变阻器R的电荷量; (2)连接处a、b两点电势差Uab。 答案　(1)　(2)-2πr2k 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 解析　(1)根据法拉第电磁感应定律得 E==[π(2r)2-πr2]=3πr2k 则通过滑动变阻器的电流为I== 故通过滑动变阻器的电荷量为q=IT=。 (2)根据楞次定律可知通过线圈电流为逆时针，故b点电势比a点电势高，则连接处a、b两点电势差 Uab=-I·2R0=-2πr2k。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 9.(2024·广东湛江期末)如图甲所示，将一单匝开口金属圆线圈从开口端M、N处用两段细导线悬于铁架台上两绝缘杆上的固定端点P、Q，质量为m、电阻为R、半径为r的圆线圈处于竖直平面内，其下半部分处于匀强磁场中，上半部分位于磁场外，磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示(磁场方向垂直纸面向里为正)。用导线将一控制电路接在P、Q两点之间并保持导通，控制电路中的R1为变阻器，其调节范围为0~2R，定值电阻R2=3R。已知圆线圈一直处于静止状态，悬挂线圈的细导线处于竖直方向，除线圈、R1、R2外其余电阻不计，重力加速度为g。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 (1)t=0时将R1调为0并保持不变，求0~t0时间内流过R2的电流大小和方向; (2)t=0时将R1调为0并保持不变，求t=时圆线圈受到两根细导线的总拉力大小; (3)调节R1，求出R1消耗电功率的最大值。 答案　(1)　M→R2→N　(2)+mg　(3) 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 解析　(1)在0~t0时间内，由楞次定律可知流过R2的电流方向为M→R2→N;由题图乙可得磁感应强度变化率=，由法拉第电磁感应定律得回路中的感应电动势为 E==·πr2= 由闭合电路欧姆定律知流过R2的电流大小 I==。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 (2)当t=时磁感应强度为B=B0 则安培力大小为F安=I·2rB= 根据平衡条件得圆线圈受到两根细导线的总拉力为 F=F安+mg=+mg。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 (3)将R2等效为电源内阻，则等效电源内阻为 r'=R+3R=4R>2R 则当R1调节到最大阻值时其消耗电功率最大，即最大功率 Pm=·2R=。 07 01 02 03 04 05 06 08 09 目录 提升素养能力 $