2027届高考物理二轮复习微专题讲义 电磁感应现象中的含容问题分析

该高中物理讲义聚焦电磁感应现象中的含容问题这一高考核心考点，整合法拉第电磁感应定律、电容定义式、动量定理、电荷守恒等关键知识，按“典型例题分析-方法小结提升-针对训练巩固”逻辑架构展开，通过考点梳理、真题改编讲解、解题方法指导等环节，帮助学生构建问题分析框架，突破难点。 讲义突出高考实战导向，采用“模型建构+科学推理”教学策略，如例题中引导学生分析电容器充放电与导体棒运动的关联，建立电磁感应含容问题的物理模型，培养科学思维。设置3道分层训练题，配合详细解析，确保复习高效，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

2027届高考物理复习微专题 使用日期： 姓名 微专题1：电磁感应现象中的含容问题分析 第一部分：典型例题分析 例题1：（2026年山东物理卷改编）如图所示，足够长U形光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，宽度为L，电阻不计。区域Ⅰ为正方形，充满垂直轨道平面向上、磁感应强度大小B1随时间t均匀变化的匀强磁场，即B1=kt（k为大于零的常量）；区域Ⅱ内，导轨上接有开关S1、S2，导轨间接有电容为C1、C2的两电容器；区域Ⅲ内充满方向垂直轨道平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。初始时，质量为m、有一定阻值的导体棒MN静止于区域Ⅲ中某处，S1闭合，S2断开，C1充电。C1充电完毕后，断开S1，闭合S2，MN开始运动，经过一段时间系统达到最终稳定状态。MN长度与导轨宽度相同并始终与导轨接触良好。求： （1）充电完毕时的电荷量Q1； （2）达到最终稳定状态时： ①MN的速度v的大小； ②所带的电荷量q2。 试题解析： （1）当S1闭合、S2断开时，区域Ⅰ中产生感应电动势给充电， 感应电动势为： 电容器充电完毕时的电荷量为：; （2）断开、闭合时，放电，最终回路中感应电流为0，、和两端电压相等。设最终稳定时的电荷量为q1，的电荷量为，流过的电荷量为，MN的速度为。 对分析有:-0 结合法拉第电磁感应定律和电容的定义式可知 联立可得， 整个过程由电荷守恒定律有 联立可得，。 小结提升： （1）导体棒稳定状态时，导体棒所受合外力为零，由题意可知流过导体棒的电流强度为零。此时、和两端电压相等。 （2）根据电荷守恒定律可知，C1上减少的电荷量，等于C2上增加的电荷量与流过MN棒的电荷量之和。 （3）由于MN棒做变加速运动，利用动量定理来求解MN棒速度的变化。 （4）安培力的冲量与流过导体棒的电荷量有关即： 第二部分：针对提升训练（共3题） 1．如图所示，水平面内两根足够长的光滑金属导轨相距，左侧分别接入内阻不计、电动势的电源和电容的电容器（初始不带电）。质量、长度略长于、电阻的导体棒静置于导轨上，且导体棒始终与导轨垂直。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。不计导轨电阻以及回路自感，开关1、2断开。求： （1）仅闭合1，求稳定后电容器所带电荷量； （2）先闭合1，稳定后断开1，再闭合2，求导体棒最终的速度； （3）若同时闭合1、2，求导体棒从开始运动到速度恒定的过程中电源输出的电能E电。 2．如图所示，半径r=0.5m的水平金属圆盘绕过中心O的竖直轴以ω=100rad/s的角速度逆时针匀速转动。圆盘边缘通过电刷与导轨的A1点相连，中心O与单刀双掷开关S的接线柱1相连。无限长平行粗糙导轨A1A2和B1B2固定在水平面上，垂直导轨放置的金属棒PQ与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.5。圆盘和水平导轨均处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小均为B=1.0T。已知金属棒PQ的质量m=0.1kg，导轨的宽度d=1.0m，定值电阻R=5.0Ω，电容器的电容C=0.06F，电容器储存电能Ec与两极板间电压U的关系为Ec=CU2。不计金属棒PQ、导轨的电阻，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，电容器两侧电压始终低于击穿电压，重力加速度g=10m/s²。求： （1）开关掷到1时，电容器所带的电荷量； （2）将开关从1掷到2，金属棒PQ运动的最长时间； （3）将开关从1掷到2，金属棒PQ由静止开始运动，经t=0.4s金属棒达到最大速度，求此过程中系统产生的总热量。 3．如图所示，两根光滑且足够长的平行金属导轨水平固定放置，导轨间距为，电容均为的两电容器和定值电阻通过单刀双掷开关连接在导轨左端。长为质量均为的匀质导体棒、始终与导轨保持垂直。整个装置处于磁感应强度大小为方向竖直向下的匀强磁场中。棒锁定，开关接1，在棒的中点施加水平向右的恒力，使其从静止开始运动，当运动距离时速度为。运动过程中、棒不相碰，棒、金属导轨和导线的电阻不计，棒的电阻为。求： （1）撤去前瞬间通过棒的电流和作用过程中通过棒的电荷量； （2）撤去前瞬间棒的加速度大小； 第三部分：参考答案解析 第1题 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据电容定义式可知，电容器所带电荷量q=CE=3C （2）设最终电容器两端电压为，则经过导体棒的电荷量为 对棒列动量定理 且终态满足 故： （3）假设全过程经过电容器和导体棒的电荷量分别为和，则，，， 得：+ 第2题： 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设金属圆盘转动产生的电动势为E，则有 设电容器所带的电荷量为Q，根据电容的定义式则有 （2）从开始运动到最终停止，初末动量均为0，安培力的冲量等于摩擦力的冲量， 则 ，其中 所以 （3）设金属棒的最大速度为，最大速度时电流为I，电容器的电压为U， 则金属棒速度最大时安培力与摩擦力相等，有， 解得 此时电容器电压为 设在达到最大速度过程中通过金属棒的电量为q，则 在达到最大速度过程中，由动量定理得 解得， 根据能量守恒定律可得 解得 第3题 【答案】(1)，； (2)； 【详解】（1）棒切割磁感线有 根据欧姆定律 联立得撤去前瞬间通过棒的电流 作用过程中，电容器所带电量为q1， 通过导体棒b的电荷量为，则 又因为 （2）撤去瞬间棒中电流为，电容充电电流为，b棒中的电流为， 则有： 对棒由牛顿第二定律可得 联立得 第2页 学科网（北京）股份有限公司 $