专题四　电路和电磁感应 第11讲　电磁感应规律及其应用-2025版二轮复习·物理

7/7第11讲电磁感应规律及其应用1.（2024·北京高考6题）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（）A.闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引B.闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0C.断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到bD.断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左2.（2024·江苏高考10题）如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈b位于右侧无磁场区域，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是（）A.顺时针，顺时针 B.顺时针，逆时针C.逆时针，顺时针 D.逆时针，逆时针3.（多选）（2024·山东高考11题）如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在水平桌面上，其所在平面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线OO'与导轨所在竖直面垂直。空间充满竖直向下的匀强磁场（图中未画出），导轨左端由导线连接。现将具有一定质量和电阻的金属棒MN平行OO'放置在导轨图示位置，由静止释放。MN运动过程中始终平行于OO'且与两导轨接触良好，不考虑自感影响，下列说法正确的是（）A.MN最终一定静止于OO'位置B.MN运动过程中安培力始终做负功C.从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN的速率一直在增大D.从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN中电流方向由M到N4.（2024·浙江6月选考13题）如图所示，边长为1m、电阻为0.04Ω的刚性正方形线框abcd放在匀强磁场中，线框平面与磁场垂直。若线框固定不动，磁感应强度以ΔBΔt＝0.1T/s均匀增大时，线框的发热功率为P；若磁感应强度恒为0.2T，线框以某一角速度绕其中心轴OO'匀速转动时，线框的发热功率为2P，则ab边所受最大的安培力为A.12NB.22NC.1ND.2考点一楞次定律法拉第电磁感应定律1.感应电流方向的判断方法2.感应电动势大小的求法情境图研究对象表达式回路（不一定闭合）三种形式E＝nE＝nΔE＝nB一段直导线（或等效直导线）E＝Blv绕一端转动的一段导体棒E＝12Bl2绕与B垂直的轴转动的导线框从图示时刻计时e＝NBSωcosωt【例1】（2024·广东深圳二模）如图所示，一块绝缘薄圆盘可绕其中心的光滑轴自由转动，圆盘的四周固定着一圈带电的金属小球，在圆盘的中部有一个圆形线圈。实验中圆盘沿顺时针方向（俯视）绕中心轴转动时，发现线圈中产生逆时针方向（俯视）的电流，则下列描述可能的是（）A.圆盘上金属小球带负电，且转速减小B.圆盘上金属小球带负电，且转速增大C.圆盘上金属小球带正电，且转速不变D.圆盘上金属小球带正电，且转速减小尝试解答【例2】（2024·湖南高考4题）如图，有一硬质导线Oabc，其中abc是半径为R的半圆弧，b为圆弧的中点，直线段Oa长为R且垂直于直径ac。该导线在纸面内绕O点逆时针转动，导线始终在垂直纸面向里的匀强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为（）A.φO＞φa＞φb＞φc B.φO＜φa＜φb＜φcC.φO＞φa＞φb＝φc D.φO＜φa＜φb＝φc尝试解答【例3】（2024·安徽芜湖模拟）如图所示，在匀强磁场中有一由两段14圆弧及其部分半径构成的导线框CDEF，且C点和F点正好是OD、OE的中点，14圆的半径OE和OD与磁场边缘重合，磁场方向垂直于14圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。使该线框绕过圆心O且垂直于圆面的轴以角速度ω匀速转过90°，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置不变，而磁感应强度大小随时间均匀变化。为了产生与线框转过90°过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBA.ωB02π B.ωB0π C尝试解答考点二电磁感应中的电路问题电磁感应中电路问题的解题流程【例4】（2024·四川宜宾一模）如图所示，半径为L的半圆形光滑导体框架MN垂直放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L的导体杆OP绕圆心O以角速度ω匀速转动，N、O间接阻值为R的电阻，杆OP的电阻为r，框架电阻不计，求杆沿框架转动过程中：（1）电阻R两端电压；（2）电阻R消耗的电功率。尝试解答【例5】（2024·浙江6月选考19题）某小组探究“法拉第圆盘发电机与电动机的功用”，设计了如图所示装置。飞轮由三根长a＝0.8m的辐条和金属圆环组成，可绕过其中心的水平固定轴转动，不可伸长细绳绕在圆环上，系着质量m＝1kg的物块，细绳与圆环无相对滑动。飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中，左侧电路通过电刷与转轴和圆环边缘良好接触，开关S可分别与图示中的电路连接。已知电源电动势E0＝12V、内阻r＝0.1Ω、限流电阻R1＝0.3Ω、飞轮每根辐条电阻R＝0.9Ω，电路中还有可调电阻R2（待求）和电感L，不计其他电阻和阻力损耗，不计飞轮转轴大小。（1）开关S掷1，“电动机”提升物块匀速上升时，理想电压表示数U＝8V，①判断磁场方向，并求流过电阻R1的电流I；②求物块匀速上升的速度v。（2）开关S掷2，物块从静止开始下落，经过一段时间后，物块匀速下降的速度与“电动机”匀速提升物块的速度大小相等，①求可调电阻R2的阻值；②求磁感应强度B的大小。尝试解答考点三电磁感应中的图像问题解答图像问题应注意以下几个方面（1）把握三个关注（2）掌握两个常用方法①排除法：定性分析电磁感应过程中某个物理量的变化趋势、变化快慢，特别是分析物理量的方向（正、负），排除错误的选项。这种方法能快速解决问题，但不一定对所有问题都适用。②函数关系法：根据题目所给的条件写出物理量之间的函数关系，再对图像作出判断，这种方法得到的结果准确、详细，但不够简捷。【例6】（2024·四川绵阳二模）如图所示，两根足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内，导轨与x轴平行，左端接有电阻R。在x＞0的一侧存在竖直向下的匀强磁场。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力F作用下沿x轴正方向由静止开始做匀加速运动。t＝0时金属杆位于x＝0处，不计导轨和金属杆的电阻。下列图像中关于电路总功率P和所受外力F大小的图像正确的是（）尝试解答【例7】（多选）（2024·全国甲卷21题）如图，一绝缘细绳跨过两个在同一竖直面（纸面）内的光滑定滑轮，绳的一端连接一矩形金属线框，另一端连接一物块。线框与左侧滑轮之间的虚线区域内有方向垂直纸面的匀强磁场，磁场上下边界水平。在t＝0时刻线框的上边框以不同的初速度从磁场下方进入磁场。运动过程中，线框始终在纸面内且上下边框保持水平。以向上为速度的正方向，下列线框的速度v随时间t变化的图像中可能正确的是（）尝试解答电磁感应中含电容器的电路问题1.含“容”有v0，无外力情境质量为m、电阻为R的金属杆ab在水平光滑导轨上以速度v0开始运动，忽略导轨电阻等效电路杆速度为v时，电流I＝BLv－UCR（安培力F安＝BIL＝B2L运动过程加速度a＝F安m＝B2L2vmR－BLUCmR，杆做加速度逐渐减小的减速运动。当BLvmin＝能量角度杆减少的动能转化为电容器的电场能和杆产生的热量动量角度最终电容器两端的电压UCm＝BLvmin，最终电容器的电荷量q＝CUCm＝CBLvmin，由动量定理可得－BIL·Δt＝mvmin－mv0，由于q＝I·Δt，联立解得vmin＝m【典例1】在图甲、乙、丙中，除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，图甲中的电容器C原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计。图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直于水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长。今给导体棒ab一个向右的初速度v0，在图甲、乙、丙三种情形下导体棒ab的最终运动状态是（）A.三种情形下导体棒ab最终均做匀速运动B.图甲、丙中，ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；图乙中，ab棒最终静止C.图甲、丙中，ab棒最终将以相同的速度做匀速运动；图乙中，ab棒最终静止D.三种情形下导体棒ab最终均静止尝试解答2.含“容”有外力，F恒定，v0＝0情境质量为m、电阻为R的金属杆ab在水平光滑导轨上由静止开始运动，所受外力F恒定，忽略导轨电阻运动过程电容器持续充电，F－BIL＝ma，I＝ΔQΔt，ΔQ＝CΔU＝CBLΔv，a＝ΔvΔt，联立解得a＝能量角度F做的功一部分转化为杆的动能，一部分转化为电容器的电场能，即WF＝12mv2＋E【典例2】足够长的平行金属导轨ab、cd水平放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac之间连接有电容为C的电容器，导轨间距为l，长度为l的光滑金属棒垂直于导轨放置，与导轨接触良好，俯视图如图所示。金属棒在水平恒力F的作用下开始向右运动，当金属棒运动距离为x时撤去外力F，整个过