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

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”专题，依据高考评价体系明确内电路外电路分析、电动势计算（E=Blv、E=nΔΦ/Δt）、图像斜率与面积含义等核心考点，通过归纳动生/感生电路、B-t/Φ-t/E-t图像等常考题型，体现高考备考的针对性和系统性。 课件亮点在于高考真题实战训练与科学思维培养，如2025陕西卷典题1通过动量定理和能量守恒分析线框焦耳热，2025甘肃卷典题4结合B-t图像斜率判断感应电动势，帮助学生掌握等效电路模型建构和图像关键信息提取技巧，提升解题得分率，为教师提供高效复习教学指导。

第3讲　专题提升:电磁感应中的电路和图像问题 专题概述:本专题包括电磁感应中的电路和图像两个问题,解答电磁感应中的电路问题的关键是分清内、外电路,画出等效电路图逐步分析;电磁感应问题中常常与多种图像相联系,解答时需理解图像对应的函数表达式,明确图像中的关键信息,例如斜率、面积、交点、截距等的含义,然后结合题目条件形成解答思路。 题型一 电磁感应中的电路问题 一、电磁感应中的内电路和外电路 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。 题型一 题型二 二、电磁感应中电路知识的关系图 题型一 题型二 三、电磁感应现象中电路问题的处理方法 题型一 题型二 考向一动生电动势的电路问题 典题1 (2025陕西卷)如图所示,光滑水平面上存在竖直向上、宽度d大于2L的匀强磁场,其磁感应强度大小为B。甲、乙两个合金导线框的质量均为m,长均为2L,宽均为L,电阻分别为R和2R。两线框在光滑水平面上以相同初速度 v0=并排进入磁场,忽略两线框之间的相互作用。则(　　) A.甲线框进磁场和出磁场的过程中电流方向相同 B.甲、乙线框刚进磁场区域时,所受合力大小之比 为1∶1 C.乙线框恰好完全出磁场区域时,速度大小为0 D.甲、乙线框从刚进磁场区域到完全出磁场区域 产生的焦耳热之比为4∶3 D 题型一 题型二 解析 根据楞次定律可知,甲线框进磁场的过程中电流方向为顺时针,出磁场的过程中电流方向为逆时针,故A错误; 甲线框刚进磁场区域时,所受合力为F安1=BI1L,且I1=,乙线框刚进磁场区域时,所受合力为F安2=BI2L,且I2=,可知F安1∶F安2=2∶1,故B错误; 假设甲、乙线框都能完全出磁场,对甲线框,根据动量定理有-BLΔt=mv1-mv0,又q1=Δt=·Δt=,同理,对乙线框,有-BLΔt‘=mv2-mv0, q2=Δt'=·Δt'=,解得v1=0,v2=v0=,故甲线框恰好完全出磁场区域,乙完全出磁场区域时,速度大小不为0,故C错误; 题型一 题型二 由能量守恒定律可知甲、乙线框从刚进磁场区域到完全出磁场区域产生的焦耳热分别为Q1=,Q2=,即Q1∶Q2=4∶3,故C错误,D正确。 题型一 题型二 考向二感生电动势的电路问题 典题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(图中未画出),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 题型一 题型二 解析 设OM的电阻为R,OM的长度为l。过程Ⅰ,OM转动的过程中产生的平均感应电动势大小为E1=,流过OM的平均电流为I1=,则流过OM的电荷量为q1=I1·Δt1=;过程Ⅱ,磁场的磁感应强度大小均匀增加,则该过程中产生的平均感应电动势大小为E2=,电路中的平均电流为I2=,则流过OM的电荷量为q2=I2·Δt2=,由题意知q1=q2,联立解得,选项B正确,A、C、D错误。 题型一 题型二 典题3 如图甲所示,一个10匝的线圈的电阻r=1 Ω,线圈置于垂直于线圈平面向外的匀强磁场中,线圈所围面积S=0.2 m2,另有一个阻值为R=2 Ω的电阻两端分别与线圈两端a、b相连。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,不考虑圆形线圈缺口对感应电动势的影响,求: 甲 乙 (1)t=4 s时刻,穿过线圈的磁通量; (2)在0~4 s时间内,线圈中的电动势大小和电阻R中的电流大小; (3)在0~4 s时间内,a、b两点间的电压和通过电阻R的电荷量。 题型一 题型二 答案 (1)0.12 Wb (2)0.3 V　0.1 A (3)0.2 V　0.4 C 解析 (1)由图可知t=4 s时B4=0.6 T 则此时穿过线圈的磁通量为Φ=B4S=0.12 Wb。 (2)在0~4 s内,线圈中的电动势大小E=n=10××0.2 V=0.3 V 电阻R中的电流大小I= A=0.1 A。 (3)a、b两点间的电压为U=IR=0.2 V 通过R的电荷量q=It=0.4 C。 题型一 题型二 题型二 电磁感应中的图像问题 考向一感生类图像问题 (1)问题类型 ①给定电磁感应过程,选出或画出正确的图像。 ②由给定的图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量。 (2)分析方法 ①电动势大小:E=n,取决于磁通量的变化率。 ②电动势方向:用楞次定律和安培定则判断。 题型一 题型二 典题4 (2025甘肃卷)闭合金属框放置在磁场中,金属框平面始终与磁感线垂直。如图所示,磁感应强度B随时间t按正弦规律变化。Φ为穿过金属框的磁通量,E为金属框中的感应电动势,下列说法正确的是(　　) A.在0~内,Φ和E均随时间增大 B.当t=时,E大小相等,方向相同 C.当t=时,Φ最大,E为零 D.当t=时,Φ和E均为零 C 题型一 题型二 解析 在0~时间内,磁感应强度B增加,根据Φ=BS,则磁通量Φ增加,图像的斜率减小,即磁感应强度B的变化率逐渐减小,根据法拉第电磁感应定律可知E=S,感应电动势E逐渐减小,故A错误;当t=和t=时,因B-t图像的斜率大小相等,符号相反,可知感应电动势E大小相等,方向相反,故B错误;t=时,B最大,则磁通量Φ最大,但是B的变化率为零,则感应电动势E为零,故C正确;t=时,B为零,则磁通量Φ为零,但是B的变化率最大,则感应电动势E最大,故D错误,故选C。 题型一 题型二 考向二动生类图像问题 (1)问题类型 由闭合线圈的运动过程画出I-t图像或E-t图像。 (2)分析方法 ①电动势大小:E=Blv。要注意是单边切割还是双边切割(感应电动势同向相加、反向相减);等效长度:导线在磁场部分首尾相连,垂直于速度方向上的投影长度。 ②电动势方向:用右手定则判断。 题型一 题型二 典题5 (多选)如图所示,在空间中存在一范围足够大的匀强磁场区域,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,MN为磁场区域的上边界,磁场上方有一个正方形导线框abcd,ab边与MN平行,线框处于竖直平面内。已知线框质量为m,边长为L,总电阻为R,重力加速度为g,线框从图示位置由静止开始下落,则在线框进入磁场的过程中,关于线框的运动,以下图像可能正确的是 (　 　) BCD 题型一 题型二 解析 若线框刚进入磁场时,安培力等于重力,则线框将匀速进入磁场,加速度为零,此时有F=BIL=mg,I=,E=BLv,解得v=;若线框刚进入磁场时,安培力大于重力,线框将做加速度减小的减速运动,当线框速度减小到上述速度时仍未全部进入磁场,线框后面将做匀速运动;若线框刚进入磁场时,安培力小于重力,线框将做加速度减小的加速运动,当线框速度达到上述速度时仍未全部进入磁场,线框后面将做匀速运动,故选BCD。 题型一 题型二 $