备战2025年高考物理(浙江专用)抢分秘籍12电磁感应的综合应用(五大题型)(学生版+解析)练习

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【解密高考】
【题型一】楞次定律与法拉第定律的应用
【题型二】通过导体的电量q计算 焦耳热的计算
【题型三】电磁感应中的图像分析
【题型四】电磁感应中的导轨滑杆模型
【题型五】动量定理 动量守恒定律在电磁感应中的应用
【误区点拨】
易错点：电磁感应的综合应用分析

注重基础概念理解：命题着重考查考生对电磁感应基本概念和规律的准确把握。楞次定律中 “阻碍” 含义的理解、法拉第电磁感应定律中磁通量变化率的概念等。这些基础概念是解答综合计算题的关键，只有对基础概念理解透彻，才能在复杂情境中正确运用物理规律解题。
联系实际生活与科技：以生活中的物理现象、现代科技中的应用为背景命题，如磁悬浮列车的电磁驱动等。考查考生将实际问题转化为物理模型，运用所学电磁感应知识分析和解决问题的能力，要求考生关注生活中的物理现象，增强知识迁移能力。
突出综合能力考查：将电磁感应与力学、电路、能量等知识深度融合，考查考生综合分析、逻辑思维和数学运算能力。在计算题中，通过设置复杂的物理情境，要求考生综合运用多个物理规律，分析导体的运动过程、电路中的电流变化以及能量的转化情况，建立物理模型，选择合适的数学方法求解。
梳理知识框架：以电磁感应现象为核心，串联楞次定律、法拉第电磁感应定律、电路问题、与力学综合、能量转化等知识点，明确逻辑联系，方便解题用。
深化概念理解：通过实验、模拟或生活实例，理解基本概念和规律，对比易混淆概念，避免出错。
强化公式应用：牢记重要公式，多做针对性练习，根据题目条件选合适公式，注意适用范围和物理量取值、方向。
【题型一】楞次定律与法拉第定律的应用
1．判断感应电流方向的两种方法[来源:学*科*网]
(1)利用右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断．
(2)利用楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断．
2．求感应电动势的常见情况与方法
如图所示，磁铁靠近处于超导状态的超导体时，由于超导体没有电阻，超导体中会产生强大的电流，从而对磁铁有排斥作用，这种排斥力可以使磁铁悬浮于空中。则（ ）
A．在磁铁和超导体间，磁铁产生的磁场和超导体中电流产生的磁场方向垂直
B．在磁铁和超导体间，磁铁产生的磁场和超导体中电流产生的磁场方向相反
C．将悬浮在超导体上面的磁铁翻转180°，超导体和磁铁间的作用力将变成引力
D．磁铁悬浮一段时间后，超导体中的电流会产生焦耳热
如图所示，两通电长直导线沿正方体的A'D'边和BB'边放置，通过大小相等、方向如图中所示的恒定电流。一闭合圆形金属小线圈，初始位置圆心在A点，可沿不同方向以相同速率做匀速直线运动，运动过程中小线圈平面始终与AA'B'B平面平行。沿AD方向观察，不考虑地磁场影响，下列说法正确的是（ ）
A．C和D两点的磁感应强度相同
B．C'点的磁感应强度方向由D点指向C'点
C．圆形小线圈由A点向A'点移动时能产生顺时针方向的感应电流
D．圆形小线圈由A点向D点移动时能产生逆时针方向的感应电流
如图所示，在水平光滑绝缘桌面上有一等腰梯形单匝均匀金属线框abcd，总电阻为R，ab=L，cd=3L，ad=2L。空间存在竖直向下的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，有界磁场的宽度为2L。线框在水平拉力F作用下以速度v向右匀速穿过磁场区域，t=0时刻，ab边刚好在磁场左边界，则（ ）
A．进、出磁场过程中，线框中的电流方向相同
B．进、出磁场过程中，线框所受安培力的方向相同
C．出磁场过程中，线框中的电流i与时间t的关系为i=B2vt-3LvR
D．线框穿过磁场过程中，拉力F的冲量小于10B2L3R
如图所示，两条等长的水平平行直轨道间距为d=1m（C、D、G、H处绝缘，其他段为电阻不计的导体，CE、DF段长度可忽略），A、B间连接电动势E=2V、内阻不计的电源。导体棒静止在水平轨道上，质量为m=1kg。E、F间连接R=1Ω的定值电阻（不影响导体棒通过），ABDC、EFHG间均有磁感应强度大小为1T，沿竖直方向的匀强磁场（未画出），AC足够长。两条等长的倾斜直轨道分别与相连的水平轨道在同一竖直面内，IJ间连接自感系数为L=1H的线圈。HGIJ间有磁感应强度为1T，方向垂直于HGIJ所在平面的匀强磁场（未画出），倾斜轨道的倾角θ=30°，不计一切摩擦。
(1)闭合开关S，导体棒向右运动，求ABDC间的磁场方向及导体棒在AC间运动稳定时的速度大小v0。
(2)若EG的长度为1m，求导体棒到达GH时的速度大小v1及R上产生的焦耳热Q。
(3)调整EG的长，使导体棒刚好能够滑上倾斜轨道，请证明导体棒在倾斜轨道上做简谐运动，并求出导体棒到GH的最大距离。
【题型二】通过导体的电量q计算 焦耳热的计算
1．电荷量的求解
电荷量q＝IΔt，其中I必须是电流的平均值．由E＝neq \f(ΔΦ,Δt)、I＝eq \f(E,R总)、q＝IΔt联立可得q＝neq \f(ΔΦ,R总)，与时间无关．
2．求解焦耳热Q的三种方法
(1)焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变；
(2)功能关系：Q＝W克服安培力，电流变不变都适用；
(3)能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)，电流变不变都适用．
3．用到的物理规律
匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等．
某学习小组研究线框通过磁场时产生的阻尼与线框形状等因素的关系。光滑绝缘水平面上宽度为L的区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，一周长为4L的线框abcd，质量为m。①如图所示，线框为正方形时，初速度为v0，bc边平行磁场边界进入磁场，线框离开磁场时的速度是进入磁场时的一半。②线框为矩形，初速度不变，左、右边长为43L。下列说法正确的是（ ）
A．①情况下线框进入磁场过程安培力的冲量大小为34mv0
B．①情况下线框穿出磁场过程产生的电热为532mv02
C．②情况下线框穿出磁场的速度大小为1127v0
D．②情况下整个过程线框产生的电热为49mv02
如图所示，电阻不计的金属导体轴O1P竖直放置，可绕绝缘底座无摩擦转动。电阻r=2.0Ω、长度L=0.2m的轻质导体棒PQ一端固定在轴O1P上，另一端始终与水平放置的金属圆环O2接触且可沿圆环无摩擦滑动。右侧电路中R1=9.0Ω、R2=18.0Ω，电路一端通过电刷M与轴O1P接触，另一端固定在圆环O2上。已知空间存在一竖直向上、磁感应强度B=2.0T的匀强磁场，图中α=30°，轴O1P在外力F作用下以ω=200.0rad/s角速度保持匀速转动。忽略导线和圆环O2的电阻，所有导体间的接触均良好。下列说法正确的是（ ）
A．电阻R1两端的电压为2V
B．经过4s时间流过电阻R1的电荷量为1.0C
C．外力F做功的功率为0.5W
D．电阻R2的热功率为0.25W
如图甲所示，一圆心位于O点的圆形导线框半径r=1m，电阻R=5Ω，某时刻起，在导线框圆形区域内加一垂直线框平面的磁场，方向向里为正，磁感应强度大小随时间正弦规律变化如图乙所示。已知当磁场变化时，将产生涡旋电场，其电场线是在线框平面内以O为圆心的同心圆，同一条电场线上各点的电场强度大小相等，计算时取π2=10。下列说法正确的是（ ）
A．0~1s内，线框中产生的感应电动势增大
B．线框最大瞬时热功率为P=5W
C．0~2s内，通过线框的电荷量为4πC
D．电荷沿圆心为O、半径为rʹ（rʹ2Ff，PQ杆先变加速后匀加速运动，MN杆先静止后变加速最后和PQ杆同时做匀加速运动，且加速度相同
能量分析
外力做功转化为动能和内能，WF＝ΔEk＋Q
外力做功转化为动能和内能(包括电热和摩擦热)，WF＝ΔEk＋Q电＋Qf