2025年高考物理二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）-专题18 电磁感应综合题（解析版）.docxVIP

热点题型·计算题攻略

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专题18电磁感应综合题

目录

01.题型综述 1

02.解题攻略 1

TOC\o1-3\h\z\u题组01电磁感应中的动力学与能量问题 1

题组02动量定理在电磁感应中的应用 17

题组03动量守恒定律在电磁感应中的应用 30

03.高考练场 45

电磁感应作为历年高考物理必考考点，足见其重要性。而电磁感应最重要的难点归根结底就是“谁”是电源,只要明白了这个问题即可将电磁感应研究清楚。考题多以电磁感应中“导轨”上的单棒、双棒、线宽运动的分析来设计学习探索问题情境,涉及的必备知识包括安培力、电路特点、力与运动、动量以及能量的转化。主要考查学生理解能力、模型建构能力、推理论证能力以及学科素养中的科学思维,突出考查基础性、综合性特点。为了有效地备战2025年高考,本专题结合法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律等知识,深入研究电磁感应中的综合问题,以期为广大师生尽一份绵薄之力。

题组01电磁感应中的动力学与能量问题

【提分秘籍】

1．电磁感应综合问题的解题思路

2．求解焦耳热Q的三种方法

(1)焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流恒定的情况；

(2)功能关系：Q＝W克安(W克安为克服安培力做的功)；

(3)能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)。

【典例剖析】

【例1-1】（2025高三上·天津南开·期末）如图甲所示，固定光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面成倾斜放置，其电阻不计，导轨间距，导轨顶端与电阻相连。垂直导轨水平放置一根质量、电阻的导体棒ab，ab距导轨顶端，距导轨底端距离为（未知）。在装置所在区域加一个垂直导轨平面向上的匀强磁场，其磁感应强度B和时间t的函数关系如图乙所示。0～2s内，导体棒在外力作用下保持静止；2s后由静止释放导体棒，导体棒滑到导轨底部的过程，通过导体棒横截面的电荷量。导体棒始终与导轨垂直并接触良好，且导体棒滑到底部前已经做匀速运动，重力加速度，。求：

(1)0～2s内通过导体棒的电流的大小和方向；

(2)导体棒滑到底部前的最大速度；

(3)导体棒由静止开始下滑到导轨底部的过程，电阻R上产生的焦耳热QR。

【答案】(1)0.8A；电流方向由a流向b(2)3m/s(3)1.68J

【详解】（1）由法拉第电磁感应定律可得前2s产生的感应电动势

由闭合电路欧姆定律

解得

根据楞次定律知感应电流的方向为a到b。

（2）当导体棒达最大速度后匀速下滑，根据平衡方程

，，

其中

解得

（3）导体棒滑到底端过程中

，，

解得

设下滑过程中系统产生的热量Q，根据动能定理有

，

解得

电阻R产生的热量为

【例1-2】（2025高三·河南郑州·阶段练习）如图所示，两根间距L=1m、足够长光滑平行导轨与水平面夹角为θ=30°，导轨上端用一单刀双掷开关分别连接阻值R=1Ω的电阻和电容C=0.1F的电容器，整个装置处于磁感应强度大小B=0.2T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。在导轨上垂直于导轨放置一质量m=0.016kg的导体棒ab，并将其锁定在图示位置。将单刀双掷开关掷到1，并解除对导体棒的锁定，导体棒由静止开始向下运动，重力加速度g取10m/s2，导轨和导体棒电阻均不计，求：

(1)导体棒获得的最大速度；

(2)若将单刀双掷开关掷到2，并解除锁定，导体棒获得（1）中同样的速度所用的时间。

【答案】(1)2m/s(2)0.5s

【详解】（1）单刀双掷开关掷到1时，导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，当导体棒匀速时，可知

导体棒切割磁感线的感应电动势为

回路中感应电流为

导体棒所受安培力大小为

联立，解得

（2）若单刀双掷开关掷到2时，并解除固定，取极短时间导体棒速度变化量为Δv，感应电动势的变化量

电容器上电量的变化量

回路中电流强度为

解得

导体棒受到的安培力

根据牛顿第二定律

联立，可得

解得

【例1-3】（2025高三·河南南阳·期中）如图所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨与水平面夹角，间距，在导轨之间接有阻值的定值电阻.质量、电阻的金属杆由跨过光滑定滑轮的轻绳与质量的重物相连，磁感应强度大小为的匀强磁场与导轨平面垂直。开始时金属杆置于导轨下端紧靠电阻处，将重物P和金属杆由静止释放，金属杆运动到点（图中未画出）过程中，通过电阻的电荷量，此时重物已经开始匀速下降，运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，导轨足够长，一切摩擦不计，重力加速度取，求：

(1)重物P匀速下降的速度；

(2)金属杆从释放到运动到点的过程中，定值电阻中产生的焦耳热；

(3)若金属杆到达点后，磁感应强度开始发生变化（此时为时刻），致使回路中电流为零。试写出磁感应强度随时间变化的关系式。

【答案】