第12章 第4讲 电磁感应中的电路、图像和能量问题-2027届高考物理一轮复习考点精讲（通用版）

该高中物理高考复习课件聚焦电磁感应中的电路、图像和能量三大核心考点，依据高考评价体系明确电路分析、图像信息读取、能量守恒应用的考查要求，通过真题统计与考纲衔接，梳理出电路动态分析（占比约40%）、图像绘制与解读（35%）、能量转化计算（25%）的高频题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“真题溯源+模型建构+科学推理”的备考策略，如以广东卷电磁感应图像题为例，通过分段法分析Φ-t、I-t图像，培养科学思维中的模型建构能力，结合能量守恒解决焦耳热计算，强化物理观念中的能量观念。特设易错点警示（如电路等效电阻分析）和解题模板，助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准突破考点，提升复习效率。

第十二章　电磁感应及其应用 第4讲　电磁感应中的电路、图像和能量问题 -- 第十二章　电磁感应及其应用 1．会分析电磁感应中的电路问题。 2．能通过电磁感应图像，读取相关信息，应用物理规律求解问题。 3．会用功能关系和能量守恒解决电磁感应中的能量问题。 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 AD -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 AC -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 BC -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 B -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 -- 第十二章　电磁感应及其应用 谢谢观看 -- 第十二章　电磁感应及其应用 考点一　电磁感应与电路 【考点内化】 解答电磁感应与电路的综合问题的方法。 (1)确定电源——产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (2)分析电路结构——弄清各元件的串、并联关系，画出等效电路图。 (3)应用规律求解——闭合电路欧姆定律、串联分压、并联分流等。 总的来看，就是把解决恒定电流的知识套用到电磁感应中，感应电源相当于一个电池。 【考点过关】 (多选)如图所示，光滑的金属框CDEF水平放置，宽为L，在E、F间连接一阻值为R的定值电阻，在C、D间连接一滑动变阻器R1(0≤R1≤2R)。框内存在着竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场。一长为L、电阻为R的导体棒AJ在外力作用下以速度v匀速向右运动。金属框电阻不计，导体棒与金属框接触良好且始终垂直，下列说法正确的是(　　) A．AJFE回路的电流方向为逆时针，AJCD回路的电流方向为顺时针 B．左右两个闭合区域的磁通量都在变化且变化率相同，故电路中的感应电动势大小为2BLv C．当滑动变阻器接入电路中的阻值R1＝R时，导体棒两端的电压为BLv D．当滑动变阻器接入电路中的阻值R1＝时，滑动变阻器的电功率为 解析：根据楞次定律可知，AJFE回路电流方向为逆时针，AJCD回路电流方向为顺时针，故A正确；根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E＝BLv，故B错误；当R1＝R时，外电路总电阻R外＝，因此导体棒两端的电压即路端电压应等于BLv，故C错误；该电路电动势E＝BLv，电源内阻为R，当滑动变阻器接入电路中的阻值R1＝时，干路电流为I＝，滑动变阻器所在支路电流为I，容易求得滑动变阻器电功率为，故D正确。故选AD。 【考教衔接】 　(教材改编)如图所示，单匝正方形线圈A的边长为0.2 m，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，磁感应强度随时间变化的规律为B＝(0.8－0.2t) T。开始时开关S未闭合，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝20 μF，线圈及导线电阻不计。闭合开关S，待电路中的电流稳定后。求： (1)回路中感应电动势的大小。 (2)电容器所带的电荷量。 解答：(1)由题可得L＝0.2 m，由法拉第电磁感应定律有E＝S，S＝L2，代入数据得E＝4×10-3 V。 (2)由闭合电路的欧姆定律得I＝，由部分电路的欧姆定律得U＝IR2，电容器所带电荷量为Q＝CU＝4.8×10-8 C。 【练习1】　(多选)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距l＝ 1 m，c、d间，d、e间，c、f间分别接阻值均为R＝10 Ω的电阻。一阻值也为R＝10 Ω的导体棒ab以速度v＝4 m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好，导轨所在平面存在磁感应强度大小B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场。下列说法正确的是(　　) A．c、d两端的电压为1 V B．f、e两端的电压为 V C．导体棒ab切割磁感线产生的电功率为0.2 W D．d、e间电阻R消耗的电功率为0.1 W 解析：感应电动势E＝Blv＝0.5×1×4 V＝2 V，e、f间开路，电路结构是导体棒ab与c、d间电阻串联，所以c、d两端的电压Ucd＝E＝1 V，故A正确；由于d、e与c、f间电阻中没有电流流过，故Ude＝Ucf＝0，所以Ufe＝Ucd＝1 V, 故B错误； 电路中的电流I＝＝0.1 A，导体棒ab切割磁感线产生的电功率P＝EI＝0.2 W，故C正确；Ude＝0，d、e间电阻R消耗的功率为零，故D错误。故选AC。 【练习2】　如图所示，在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，有一个半径l＝0.5 m的金属圆环。圆环所在的平面与磁感线垂直。OA是一根金属棒，它沿着顺时针方向以ω＝12 rad/s的角速度绕圆心O匀速转动。A端始终与圆环相接触，OA棒的电阻r＝1.0 Ω，图中定值电阻R1＝5 Ω，R2＝20 Ω，电压表为理想电压表。圆环和连接导线的电阻忽略不计，求理想电压表的读数。 解答：由于理想电压表电阻远远大于R2的阻值，故R2可当作导线看。画出等效电路图如图所示， 导体棒OA做切割磁感线运动产生的感应电动势E＝Bl2ω＝3 V， 根据闭合电路欧姆定律，电路的总电流 I＝＝0.5 A， 所以理想电压表的读数UV＝IR1＝2.5 V。 考点二　电磁感应与图像 【考点内化】 　电磁感应与图像综合大体可分为两类试题。 (1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像(画图像)。 (2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量(用图像)。 【考点过关】 如图所示，边长为2L的正方形abcd内有磁感应强度为B的匀强磁场，在同一平面内，有一电阻为R、边长为L的正方形线圈AECD，以速度v匀速通过磁场，从EC边进入磁场开始计时，请根据下列问题边填表边作图。 (1)穿过线圈的磁通量Φ随时间t如何变化？ (2)线圈中的电流强度I随时间t如何变化？ (3)线圈所受安培力F随时间t如何变化？ (4)电流通过线圈产生的内能Q随时间t如何变化？ 请填表： 时间t 0～ ～ ～ Φ随t的变化 Φ从0→______ Φ________ Φ从______→0 I随t的变化 I＝________(正向) I＝______ I＝______(反向) F随t的变化 F＝BIL＝(向左) F＝______ F＝______(向左) Q随t的变化 Q＝0→________ Q＝______ Q＝0→______ 请作图： 甲 乙 丙 丁 【答案】　各物理量的变化过程分析讨论如下表。 BL2 不变 BL2 0 － 0 0 　 甲 乙 　 丙 丁 【考教衔接】 　(广东卷节选)如图甲所示，在垂直于匀强磁场B的平面 内，半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动，圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接，电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图乙所示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点。ω>0代表圆盘逆时针转动。已知R＝3.0 Ω，B＝1.0 T，r＝0.2 m，忽略圆盘、电流表和导线的电阻。 甲 乙 (1)根据图乙写出ab、bc段对应的I与ω的关系式。 (2)求出图乙中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc。 解答：(1)根据题图乙可知，ab段满足I＝kω， 由题图乙可求得k＝ A/(s·rad-1)， 所以I＝ω(A)(－45 rad/s≤ω≤15 rad/s)。 bc段满足I＝k′ω＋I0， 由题图乙可得k′＝ A/(s·rad-1)，I0＝－ A， 所以I＝ A(15 rad/s≤ω≤45 rad/s)。 (2)解法如下。 解法一：a0段，根据右手定则知感应电流从O点沿导线流出，则P两端的电压为反向电压，处于断路状态；0b段，根据右手定则知感应电流从O点沿圆盘的半径流出，则P两端的电压为正向电压，但电流较小，全部从R流过。 由题图乙读得b点电流Ib＝0.1 A， 这个电流全部流经R，即IR＝Ib， 可计算出UR＝IRR＝0.3 V。 因为R与P并联，所以题图乙中b点对应的P两端的电压Ub＝UR＝0.3 V， 由题图乙读得c点的电流Ic＝0.4 A， 根据题图像进行分配，可计算出流经P的电流IP＝0.1 A，流经R的电流IR′＝0.3 A， 因为R与P并联，所以题图乙中c点对应的P两端的电压 Uc＝UR′＝IR′R＝0.9 V。 解法二：由题图乙知，ωb＝15 rad/s，ωc＝45 rad/s，根据法拉第电磁感应定律，圆盘产生的感应电动势Eb＝Br2ωb＝0.3 V，Ec＝Br2ωc＝0.9 V，所以Ub＝Eb＝0.3 V，Uc＝Ec＝0.9 V。 点评：本题把法拉第电磁感应发电机与电路的元件进行组合，通过边审题边加工数学图像，从而发现其中的奥妙，同时又可选择不同的解法，使探究更加开放，体现了综合性。 【练习3】　(多选)如图所示，边长为L的正方形区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，等腰直角三角形线框ABC以速度v匀速进入磁场区域，且AB＝L，单位长度线框的电阻相同。若从C点进入磁场开始计时，则B、C两点电势差UBC和BC边所受安培力FBC(规定FBC向上为正)随时间变化的图像正确的是(　　) 　 　 A B C D 解析：由楞次定律可知0～过程感应电流方向由C点指向B点，即C点的电势高，则UBC<0，故A错误，B正确；由对称性可知，0～和～是对称的过程，FBC-t图像也对称，故C正确，D错误。故选BC。 【练习4】　为了模拟竹蜻蜓玩具闪闪发光的效果，某同学设计了如图甲所示的电路。半径为a的导电圆环内等分为四个直角扇形区域，Ⅰ、Ⅱ区域内存在垂直环面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。长度为a、电阻为r的导体棒OP以角速度ω绕O点逆时针匀速转动，t＝0时OP 经过图示位置。OP通过圆环和导线与导通电阻为R的发光二极管(LED)相连。忽略其他电阻。 甲 乙 (1)求OP切割磁感线过程中，通过二极管的电流大小和方向。 (2)在图乙中作出0～时间内通过二极管的电流随时间变化的图像(规定从M到N为正方向，不用写分析和计算过程)。 解答：(1)OP切割磁感线过程中产生的感应电动势E＝Ba2ω，通过二极管的电流大小I＝＝＝，根据右手定则可知，通过二极管的电流的方向由M到N。 (2)电流图像如图所示。 点评：本题是电磁感应与图像综合的问题，要明确感应电动势的计算，应用电路知识计算电流，并作出图像，考查学生综合素养。 考点三　电磁感应中的能量 【考点内化】 1．电磁感应中的能量。 电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功来实现的。安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能(如机械能、内能等)的过程；外力克服安培力做功的过程，则是其他形式的能(如机械能等)转化为电能的过程。 2．解决问题的一般步骤。 (1)确定研究对象(导体棒或回路)。 (2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化。 (3)根据能量守恒定律或功能关系列式求解。 3．求解电能的几类情况。 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算。 (2)若电流变化，则： ①利用安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。 ②利用能量守恒定律求解：若只有电能与机械能的相互转化，则减少的机械能等于产生的电能。 【考点过关】 (单选)如图，质量为m、边长为h的正方形金属线框在竖直面内由静止开始自由下落。它的上下两边始终保持水平，下边下落高度H后进入一个高度为h的匀强磁场区域，整个线框通过磁场区域的过程中都保持匀速直线运动，重力加速度为g，则在此过程中线框获得的焦耳热为(　　) A．mgh B．2mgh C．大于mgh，小于2mgh D．mgH＋2mgh 解析：金属线框匀速通过磁场区域的位移为2h，根据能量守恒定律，动能变化量为零，则重力势能的减少量等于线框获得的焦耳热，有Q＝mg·2h＝2mgh。故选B。 点评：本题运动过程清晰，只应用能量守恒定律便能解答，体现了基础性。 【考教衔接】 　(教材改编)我国新一代航母阻拦系统采用了电磁阻拦技术，基本原理如图所示。飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，金属棒、导轨和定值电阻R形成一闭合回路，飞机与金属棒瞬间获得共同速度v0＝180 km/h，在磁场中共同减速滑行至停下。已知飞机质量M＝2.7×104 kg，金属棒ab质量m＝3×103 kg、电阻r＝4 Ω，导轨间距L＝50 m，定值电阻R＝6 Ω，匀强磁场磁感应强度B＝5 T，除安培力外飞机克服其他阻力做的功为1.5×106 J，为研究问题方便，导轨电阻不计，阻拦索的质量和形变不计。求： (1)飞机着舰瞬间金属棒ab中感应电流I的大小和方向。 (2)金属棒ab中产生的焦耳热Qr。 解答：(1)飞机着舰瞬间金属棒ab中的感应电动势E＝BLv0， 感应电流I＝，解得I＝1.25×103 A。 由右手定则得，感应电流方向为由b到a。 (2)飞机减速滑行至在舰上停下的过程， 由动能定理有－W克安－W克f＝0－(M＋m)v02， 解得Q＝W克安＝3.6×107 J， 由焦耳定律知总电热为Q＝QR＋Qr， 定值电阻R和金属棒ab产生的热量之比为＝， 解得Qr＝ Q＝1.44×107 J。 【练习5】　(2026大湾区调考)我国高铁“刹车”时采用了电磁式动力回收装置。如图所示，在光滑的水平面内，一个“日”字形的金属线框，各边长l＝0.5 m，其中CD、JK、MN边的电阻均为R＝ Ω，CM、DN边的电阻可忽略。线框以v0＝9 m/s 的速度冲进宽度也为l、磁感应强度大小为B＝0.4 T且方向垂直于纸面向里的匀强磁场，最终整个线框恰好能穿出磁场，忽略阻力的影响。求： (1)线框刚进磁场时流过MN的电流大小和方向，并指出M、N哪端电势高。 (2)整个线框的质量m。 (3)MN边穿过磁场的过程中，MN边产生的焦耳热Q。 解答：(1)导体MN刚进入磁场时，感应电动势为E＝Blv0＝1.8 V，回路的总电阻为R总＝＋R＝ Ω， 流过MN的电流大小为I＝＝3.6 A， 根据楞次定律或右手定则可知，电流的方向由N到M，则M端电势高。 (2)在整个线框穿过磁场的过程中，总有一条边在切割磁感线，回路的总电阻相当于不变，根据动量定理有 －BlΔt＝0－mv0， ＝， Δt＝3l，整理后得＝mv0，解得m＝ kg。 (3)对MN边通过磁场的过程中使用动量定理，t1为MN穿过磁场的时间，有 －B′ lt1＝mv－mv0，－＝mv－mv0，解得v＝6 m/s， 根据能量守恒定律得Q总＝mv02－mv2， MN边产生的焦耳热为Q＝Q总＝0.2 J。 $