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1、【二轮复习名师专题突破秘籍】2020高考物理二轮复习：电磁感应问题的综合分析（考点汇聚+专题专讲专练+考点串讲，19页word，含名师详解） 专题定位高考对本部分内容的要求较高，常在选择题中考查电磁感应中的图象问题、变压器和交流电的描述问题，在计算题中作为压轴题，以导体棒运动为背景，综合应用电路的相关知识、牛顿运动定律和能量守恒定律解决导体棒类问题本专题考查的重点有以下几个方面：楞次定律的理解和应用；感应电流的图象问题；电磁感应过程中的动态分析问题；综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题；直流电路的分析；变压器原理及三个关系；交流电的产生及描述问题应考策略对本专题的复习应注意“抓住两个定律
2、，运用两种观点，分析三种电路”两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；两种观点是指动力学观点和能量观点；三种电路指直流电路、交流电路和感应电路电磁感应问题的综合分析1 楞次定律中“阻碍”的表现(1)阻碍磁通量的变化(增反减同)(2)阻碍物体间的相对运动(来拒去留)(3)阻碍原电流的变化(自感现象)2 感应电动势的计算(1)法拉第电磁感应定律：En，常用于计算平均电动势若B变，而S不变，则EnS；若S变，而B不变，则EnB.(2)导体棒垂直切割磁感线：EBlv，主要用于求电动势的瞬时值(3)如图1所示，导体棒Oa围绕棒的一端O在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线，产生的电动势EBl2.
3、图13 感应电荷量的计算回路中发生磁通量变化时，在t时间内迁移的电荷量(感应电荷量)为qIttntn.可见，q仅由回路电阻R和磁通量的变化量决定，与发生磁通量变化的时间t无关4 电磁感应电路中产生的焦耳热当电路中电流恒定时，可用焦耳定律计算；当电路中电流变化时，则用功能关系或能量守恒定律计算解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”，即：先作“源”的分析分析电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r；接着进行“路”的分析分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力；然后是“力”的分析分析研究对象(通常是金属棒、导体、线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；
4、接着进行“运动状态”的分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；最后是“能量”的分析寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中，其能量转化和守恒的关系.题型1楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用例1(2020山东18)将一段导线绕成图2甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反应F随时间t变化的图象是()图2解析0时间内，回路中产生顺时针方向、大小不变的感应电流，根据左手定则可以判定ab边所受安培力向
5、左.T时间内，回路中产生逆时针方向、大小不变的感应电流，根据左手定则可以判定ab边所受安培力向右，故B正确答案B以题说法1.法拉第电磁感应定律En，常有两种特殊情况，即EnS和EnB，其中是Bt图象中图线的斜率，若斜率不变则感应电动势是恒定不变的2楞次定律中的“阻碍”有三层含义：阻碍磁通量的变化；阻碍物体间的相对运动；阻碍原电流的变化要注意灵活应用如图3所示，用同种电阻丝制成的正方形闭合线框1的边长与圆形闭合线框2的直径相等m和n是1线框下边的两个端点，p和q是2线框水平直径的两个端点.1和2线框同时由静止开始释放并进入上边界水平、足够大的匀强磁场中，进入过程中m、n和p、q连线始终保持水平当
6、两线框完全进入磁场以后，下面说法正确的是()图3Am、n和p、q电势的关系一定有UmUn，UpQ2D进入磁场过程中流过1和2线框的电荷量Q1Q2答案AD解析当两线框完全进入磁场以后，根据右手定则知UnUm，UqUp，A正确；两线框完全进入磁场后，由于两线框的速度关系无法确定，故不能确定两点间的电势差的关系，B错误；设m、n间距离为a，由q，R得进入磁场过程中流过1、2线框的电荷量都为，C错误，D正确题型2电磁感应图象问题例2(2020福建18)如图4，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻线框下落过程形状不变，ab边始终保持与
7、磁场水平边界线OO平行，线框平面与磁场方向垂直设OO下方磁场区域足够大，不计空气的影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()图4解析线框在0t1这段时间内做自由落体运动，vt图象为过原点的倾斜直线，t2之后线框完全进入磁场区域中，无感应电流，线框不受安培力，只受重力，线框做匀加速直线运动，vt图象为倾斜直线t1t2这段时间线框受到安培力作用，线框的运动类型只有三种，即可能为匀速直线运动、也可能为加速度逐渐减小的加速直线运动，还可能为加速度逐渐减小的减速直线运动，而A选项中，线框做加速度逐渐增大的减速直线运动是不可能的，故不可能的vt图象为A选项中的图象答案A以题
8、说法对于电磁感应图象问题的分析要注意以下三个方面：(1)注意初始时刻的特征，如初始时刻感应电流是否为零，感应电流的方向如何(2)注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应(3)注意观察图象的变化趋势，看图象斜率的大小、图象的曲直是否和物理过程对应如图5所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长为l，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场规定顺时针方向为感应电流I的正方向，外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，通过线框横截面的电荷量为q，其中Pt图
9、象为抛物线，则这些量随时间变化的关系正确的是()图5答案C解析线框速度vat，产生的感应电动势EBlvBlat，感应电流i，i与t成正比，A错误；受到的安培力F安，又由FF安ma得Fma，故B错误；电功率P，则P随t变化的关系是二次函数，其图象是开口向上的抛物线，C正确；通过线框横截面的电荷量qit，即qt图象也是抛物线，D错误题型3电磁感应过程的动力学分析例3 (16分)如图6所示，两平行导轨间距L0.1 m，足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接，倾斜部分与水平面的夹角30，垂直斜面方向向上的磁场磁感应强度B0.5 T，水平部分没有磁场金属棒ab质量m0.005 kg、电阻r0.02
10、 ，运动中与导轨始终接触良好，并且垂直于导轨电阻R0.08 ，其余电阻不计当金属棒从斜面上离地高h1.0 m以上的任何地方由静止释放后，在水平面上滑行的最大距离x都是1.25 m取g10 m/s2，求：图6(1)金属棒在斜面上的最大速度；(2)金属棒与水平面间的动摩擦因数；(3)从高度h1.0 m处滑下后电阻R上产生的热量审题突破金属棒在倾斜导轨上运动时受到几个力作用？安培力有什么特点？金属棒在高于1.0 m的不同地方释放会有什么共同特点？解析(1)到达水平面之前已经开始匀速运动(1分)设最大速度为v，感应电动势EBLv(1分)感应电流I(1分)安培力FBIL(1分)匀速运动时，mgsin F
11、(1分)解得v1.0 m/s(1分)(2)滑动摩擦力Ffmg(1分)金属棒在摩擦力作用下做匀减速直线运动，有Ffma(1分)金属棒在水平面做匀减速直线运动，有v22ax(1分)解得0.04(1分)(用动能定理同样可以得分)(3)下滑的过程中，由动能定理可得：mghWmv2(2分)安培力所做的功等于电路中产生的焦耳热WQ(1分)电阻R上产生的热量：QRQ(2分)联立解得：QR3.8102 J(1分)答案(1)1.0 m/s(2)0.04(3)3.8102 J以题说法电磁感应与动力学问题的解题策略在此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约，解决问题前要建立“动电动”的思维顺序，可概括为：(1)
12、找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向(2)根据等效电路图，求解回路中的电流(3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中的电流的影响，最后定性分析导体棒最终的运动情况(4)列牛顿第二定律或平衡方程求解如图7甲所示，光滑绝缘水平面上有一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B0.2 T，以虚线MN为左边界，MN的左侧有一质量m0.1 kg，bc边长L10.2 m，电阻R0.2 的矩形线圈abcd.t0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间1 s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时有一装置立即将拉力F改为变力，又经过1
13、s，线圈恰好完全进入磁场整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示图7(1)求线圈bc边刚进入磁场时的速度v1和线圈在第1 s内运动的距离x；(2)写出第2 s内变力F随时间t变化的关系式；(3)求线圈ab边的长度L2.答案(1)0.5 m/s0.25 m(2)F(0.008t0.096) N(3)1 m解析(1)由题图乙可知，线圈刚进入磁场时的感应电流I10.1 A，此时线圈已运动的时间为1 s，E1BL1v1I1联立以上两式，代入数据可得v10.5 m/sv1a1txa1t20.25 m(2)由题图乙，在第2 s内，线圈中的电流随时间的变化规律为i(0.2t0.1) A，
14、故线圈所受安培力随时间的变化规律为：F安BIL1(0.008t0.004) Nt2 s时线圈的速度v21.5 m/s线圈在第2 s内的加速度a21 m/s2由牛顿第二定律得FF安ma2(0.008t0.096) N(3)在第2 s内，线圈的位移等于L2，根据匀变速直线运动的规律有L2v1ta2t2上式中t为1 s，代入得L21 m10综合应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题审题示例(22分)相距L1.5 m的足够长金属导轨竖直放置，质量为m11 kg的金属棒ab和质量为m20.27 kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图8(a)所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同ab棒光滑，cd棒与导轨间的动摩擦因数为0.75，两棒总电阻为1.8 ，导轨电阻不计，
