2022届新高考物理二轮复习：电磁学 大题增分　“电路与电磁感应”大题的考法研究

大题增分“电路与电磁感应”大题的考法研究[思路指津·悟方法]本题属于多物体多过程运动问题：金属棒和导体框的运动先后经历了进入磁场前的匀加速直线运动——金属棒进入磁场做匀速运动——导体框的EF边进入磁场做匀速运动——金属棒做匀加速运动——导体框做加速运动[思路指津·悟方法]本题以导体棒切割磁感线为模型考查电磁感应问题，其难点在于要写出导体棒的有效长度随x变化的关系式。[思路指津·悟方法]本题考查牛顿运动定律、电磁感应定律及闭合电路欧姆定律的综合应用，解决本题的关键是分析哪一部分是电源，并画出等效电路。对于电磁感应的综合问题，无论是导体棒切割还是线框切割，分析思路大体相同，关键抓住以下两点：1．理顺两个对象

电磁感应中导体棒或线框既可视为电学对象(因为它相当于电源)，又可视为力学对象(因为感应电流的存在而受到安培力)，而感应电流I和导体棒的速度v则是联系这两个对象的纽带。2．做好五个分析

解决导体棒或线框在磁场中运动问题的策略是“先源后路、先电后力，再是运动、能量”：[规范解题例析](以第1题为例)第一步：审题——2个切入点(1)关注研究对象本题包括金属棒和导体框两个物体先后切割磁感线运动，需要分别对两个物体受力分析，判断它们的受力和运动情况。(2)关注运动过程运动过程可分为4个阶段：第1阶段：金属棒进入磁场前，金属棒和导体框在光滑斜面做匀加速运动；第2阶段：金属棒进入磁场做匀速运动，导体框做匀加速运动；第3阶段：导体框的EF边进入磁场做匀速运动，金属棒做加速运动；第4阶段：金属棒与导体框速度相同后，导体框做加速运动。第二步：破题——2个关键点(1)要搞清金属棒与导体框之间的相对运动，明确各个阶段速度大小关系，第1阶段两者共同运动，没有相对运动；第2阶段导体框速度大于金属棒速度；第3阶段导体框速度大于金属棒速度；第4阶段导体框速度小于金属棒速度。(2)对金属棒与导体框之间的摩擦力的判断，在第一阶段不存在摩擦力；在第2阶段金属棒受到的摩擦力沿斜面向下；第3阶段金属棒受到的摩擦力沿斜面向下；第4阶段金属棒受到的摩擦力沿斜面向上。第三步：计算——4个环节(1)利用机械能守恒定律计算金属棒进入磁场时的速度。(2)利用动能定理计算导体框EF进入磁场时的速度。(3)利用平衡条件列平衡方程求解金属棒的质量及动摩擦因数。(4)利用牛顿第二定律和运动学公式求解导体框匀速运动的距离。单杆的多过程运动问题1．如图甲所示，固定平行金属导轨MN、PQ与水平面成37°角倾斜放置，其电阻不计，相距为L＝0.4m，导轨顶端与电阻R相连，R＝0.15Ω。在导轨上垂直导轨水平放置一根质量为m＝2×10－2kg、电阻为r＝0.05Ω的导体棒ab。ab距离导轨顶端d1＝0.4m，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5；在装置所在区域加一个垂直导轨平面向上的磁场，其磁感应强度B和时间t的函数关系如图乙所示。(g取10m/s2)(1)前2s内，施加外力使导体棒保持静止，求通过导体棒的电流I的大小和方向；(2)2s后静止释放导体棒，已知ab棒滑到底部前已达到最大速度va并匀速下滑到底部，此过程中通过的电量q＝3.2C。求va的大小以及此过程中导体棒的位移；(3)求在第2问的过程中电阻R上产生的热量Q。答案：(1)0.4A由b到a

(2)5m/s

16m

(3)0.29J导体框的多过程运动问题2．如图甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4。在L1、L2之间，L3、L4之间存在匀强磁场，磁感应强度大小均为1T，方向垂直于虚线所在的竖直平面。现有一质量为0.1kg、电阻为0.02Ω的单匝矩形线圈abcd，将其从静止释放，线圈速度随时间的变化关系如图乙所示，t＝0时刻线圈cd边与L1重合，t3时刻线圈ab边与L4重合，已知t1～t2的时间间隔为Δt＝0.1s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向，重力加速度g取10m/s2，求：(1)乙图中v1的大小；(2)线圈ad边和cd边的长度；(3)乙图中t2～t3的时间间隔。解析：(1)由题意，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，且t1～t2的时间间隔内线圈一直做加速度为g的匀加速运动，由题图乙可知，t2时刻的速度大小v2＝2m/s。所以有v2＝v1＋gt，解得v1＝1m/s。答案：(1)1m/s

(2)0.1m

0.1m