12.3　专题提升：电磁感应中的电路和图像问题——2027届高中物理一轮复习课件

该高中物理高考复习课件聚焦电磁感应中的电路和图像问题，依据高考评价体系梳理电路分析、电荷量计算、图像问题三大核心考点，通过目录流程构建考点间逻辑关联，明确各考点在高考中的高频考查权重，归纳电路动态分析、图像选择等常考题型，体现备考的系统性和针对性。 课件亮点在于高考真题实战与应试技巧指导，如以2025南通一模、南京盐城一模真题为典例，通过等效电路模型建构、楞次定律推理等科学思维方法，解析电路中电动势计算、图像中电流方向判断等典型问题。特设“四明确”图像分析要点和电荷量公式推导过程，帮助学生掌握答题逻辑，教师可据此实施精准复习，提升高考冲刺效率。

第61课时　专题提升:电磁感应中的电路和图像问题 考点一　电磁感应中的电路问题 考点二　电磁感应中电荷量的计算 目 录 索 引 考点三　电磁感应中的图像问题 学习目标:1.掌握电磁感应中电路问题的求解方法。 2.会计算电磁感应电路问题中电压、电流、电荷量、热量等物理量。 3.能够通过电磁感应图像,读取相关信息,应用物理规律求解问题。 考点一　电磁感应中的电路问题 1.内电路和外电路 (1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源。 (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电阻。 2.电源电动势和路端电压 (1)电动势:E=Blv或E=n。 (2)路端电压:U=IR=E-Ir=R(外电路为纯电阻R)。 3.分析电磁感应电路问题的基本思路 4.电磁感应中电路知识的关系图 典例1　(2025南通一模)电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量,其原理如图所示,矩形金属框部分处于匀强磁场中,磁场方向垂直金属框平面向里,磁感应强度大小为B,金属框的电阻为r,ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线,某时刻ab边相对磁场的速度大小为v,金属框中的电流为I,此时刻 (1)判断ab边中电流的方向,并求出感应电动势大小E; (2)求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。 答案 (1)b→a　BLv (2)BLv-Ir　BILv-I2r 解析 (1)由右手定则得ab中的电流方向b→a,E=BLv; (2)由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,解得U=BLv-Ir,由P=UI,得P=BILv-I2r。　 对点演练1　(2025南京期中)如图所示,两间距d=1 m的足够长的平行光滑导轨MN和PQ水平置于竖直向下的匀强磁场中,导轨电阻不计,导轨两端分别接电阻R1和R2。导体棒ab在水平外力F的作用下以v=8 m/s的速度匀速向左运动。已知R1=R2=2 Ω,导体棒ab在导轨间的电阻r=1 Ω,磁感应强度B=0.25 T。求: (1)通过电阻R1的电流I1的大小; (2)0.5 s内拉力F做的功W。 答案 (1)0.5 A (2)1 J 解析 (1)由法拉第电磁感应定律有E=Bdv R1与R2并联之后的总电阻R==1 Ω 回路中的总电流I= 根据并联分流规律有I1=I 代入数据解得I1=0.5 A (2)导体棒做匀速运动,受力平衡,则有F=BId=0.25 N 0.5 s内导体棒运动的位移x=vt=4 m　 则0.5 s内拉力F做的功W=Fx=1 J 考点二　电磁感应中电荷量的计算 1.电磁感应中电荷量计算公式的推导 根据法拉第电磁感应定律E=n,电路中的平均电流为,所以q=t=n。 2.计算电荷量的两种方法 (1)q=It,式中I为回路中的恒定电流,t为时间。 (2)q=n,其中R为回路电阻,ΔΦ为穿过闭合回路的磁通量变化量。 典例2　如图所示,整个空间中存在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B,导轨间距为l且足够长,左端接阻值为R的定值电阻,导轨电阻不计,现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上,在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以恒定角速度ω转过60°的过程中(金属棒始终与导轨接触良好,电阻不计)(　　) A.通过定值电阻的电流方向由b到a B.转动过程中棒两端的电动势大小不变 C.通过定值电阻的最大电流为 D.通过定值电阻的电荷量为 B 解析 根据右手定则可知,通过定值电阻的电流方向由a到b,故A错误;整个导体棒都在磁场中切割磁感线,切割长度不变,故产生感应电动势不变,故B正确;当金属棒转过60°时,即金属棒两端接触到导轨时,回路内的感应电动势最大,且为Em=B·2l=2Bl·=2Bl2ω,则最大感应电流为Im=,故C错误;转过60°的过程中,通过定值电阻的电荷量为q=Δt=Δt=Δt=,又ΔS=l·l=l2,联立解得q=,故D错误。 考点三　电磁感应中的图像问题 1.常见类型及分析方法 2.解答图像选择问题的常用方法 四个规律 左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律 六个 公式 (1)平均电动势E=n; (2)平动切割电动势E=Blv; (3)转动切割电动势E=Bl2ω; (4)闭合电路欧姆定律I=; (5)安培力F=BIl; (6)F=ma 两种 方法 排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是分析物理量的正负,以排除错误的选项 函数法:根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对图像进行分析和判断 典例3　(2025南京、盐城一模)在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场,一个边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右匀速运动,底边ef始终与磁场的底边界bc在同一直线上,如图所示。取沿顺时针的电流为正,在线框通过磁场的过程中,其感应电流随时间变化的图像是(　　) B 解析 线框进入磁场后,切割的有效长度为L=vttan 60°,切割产生的感应电动势为E=BLv=Bv2ttan 60°,所以感应电流为I=,从开始进入磁场到d与a重合之前,电流与t是成正比,由楞次定律判得线框中的电流方向是顺时针的,此后线框切割的有效长度均匀减小,电流随时间变化仍然是线性关系,由楞次定律判得线框中的电流方向是逆时针的,综合以上分析可得B正确,A、C、D错误。 对点演练2　如图甲所示,正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正。则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图像正确的是(　　) C 解析 0~2 s内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐减小,根据楞次定律,感应电流的方向为顺时针方向,为正值。根据法拉第电磁感应定律,E=S=B0S为定值,则感应电流I1=为定值。在2~3 s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,根据楞次定律,感应电流方向为顺时针方向,为正值,大小与0~2 s内相等。在3~4 s内,磁感应强度垂直纸面向外,且逐渐减小,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针方向,为负值,大小与0~2 s内相等。在4~6 s内,磁感应强度方向垂直纸面向里,且逐渐增大,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针方向,为负值,大小与0~2 s内相等,故A、B错误。在0~2 s内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐减小,电流恒定不变,根据FA=BIL,则安培力逐渐减小,cd边所受安培力方向向右,为负值。0时刻安培力大小为F=2B0I0L。 在2~3 s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,根据FA=BIL,则安培力逐渐增大,cd边所受安培力方向向左,为正值,3 s时安培力大小为B0I0L。在3~4 s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐减小,则安培力大小逐渐减小,cd边所受安培力方向向右,为负值,3 s时的安培力大小为B0I0L。在4~6 s内,磁感应强度方向垂直纸面向里,且逐渐增大,则安培力大小逐渐增大,cd边所受安培力方向向左,6 s时的安培力大小为2B0I0L,故C正确,D错误。 $