電磁感應的綜合分析（學生版）-2025年廣東高考物理復習專練

重難點18電磁感應的綜合分析

命題趨勢J

考點三年考情分析2025考向預測

(1)楞次定律與法拉第電磁感應定主要考查法拉第電磁感應定律、楞

律的應用；次定律和自感等知識的應用，主要

(2)電磁感應中的圖像問題；涉及電流、電壓、電功率、電熱和

3年2考

(3)電磁感應中的動力學與能量問電荷量的分析與計算，從命題形式

[(2024,T4),(2022,T10)]

題；看，既有單獨考查的選擇題,也有綜

(4)電磁感應規(guī)律在生活、生產、科合考查的計算題，且綜合命題的頻

技中的應用.率和分值更高，難度也較大。

EtSSSSS

I重難詮釋

【情境解讀】

磁通量發(fā)生變化

方向:以次定福K＞方向:右’手萩T微元法

T右手螺旋定則一

判

由給定的電磁感應根據(jù)斜率、截距、面——?左手定則——斷

過程畫出相應的物積、正負、拐點等判方

函

向

理量的函數(shù)圖像數(shù)斷可能性

表

達

由給定的有關圖像式

L-分析電磁感應過程,找出圖像的斜率、

確定相關的物理量截距、面積、正負等計

—閉合電路歐姆定律算

表示的物理意義大

「動能、動量定理一小

T動量、能量守恒定律

【高分技巧】

內容重要的規(guī)律、公式和二級結論

1.電磁感應現(xiàn)(1)磁通量：蟲=BS,它是標量，但有正負。

象、磁通量(2)感應電流的產生條件是：①閉合回路②磁通量發(fā)生變化。

(3)楞次定律：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通

量的變化。

(4)阻礙方式：增反減同；來拒去留；增縮減擴。

(5)右手定則：判斷感應電流或感應電動勢的方向。

(6)法拉第電磁感應定律：E=n—,其中〃為線圈匝數(shù)。

2.法拉第電磁感

應定律、楞次定(7)感生電動勢：E=〃任；動生電動勢：E=Blv；轉動切割

律、右手定則

產生的電動勢：E=-BP(oa

2

nA6

(8)感應電荷量：q=——o

R總

(9)渦流、電磁阻尼、電磁驅動。

【考向一：楞次定律與法拉第電磁感應定律的應用】

1.感應電流方向的判斷方法

[楞次定律修也!穿過回路的磁通量變化]

|右手定則修駕!導體在磁場中做切割磁感線運動)

2.感應電動勢大小的求法

情境圖研究對象表達式

三種形式

nN①

E=------

2

fXXx\

XXX回路（不一定閉合）XBS

(\XXX/E=n-----

nB\S

E=-------

2

XX一段直導線（或等效直

E=Blv

導線）

XXXX

XX7XX繞一端轉動的一段導體E=-BP(o

2

XXXX

J3棒

XXXX

一B

Q_____1____山繞與5垂直的軸轉動的

從圖示時刻計時e=NBS（ocoscat

-----1----

dc導線框

1.（多選）（2023廣州三模）圖甲為某款“自發(fā)電”無線門鈴按鈕，其“發(fā)電”原理如圖乙所示，按下門鈴

按鈕過程，磁鐵靠近螺線管；松開門鈴按鈕過程，磁鐵遠離螺線管回歸原位，下列說法中正確的有（）

A.按下按鈕過程，螺線管尸端電勢較高

B.若更快按下按鈕，則P、。兩端的電勢差更大

C.按住按鈕不動，螺線管中產生恒定的感應電動勢

D.若按下和松開按鈕的時間相同，則兩過程螺線管產生大小相等的感應電動勢

答案BD

解析按下按鈕過程中，穿過線圈向左的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場的方向

向右，此時螺線管。端電勢高，故A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，產生的電動勢的大小與穿

過線圈的磁通量的變化率成正比，若更快按下按鈕，穿過線圈的磁通量的變化率變大，則尸、。兩端的

電勢差更大，若按下和松開按鈕的時間相同，則兩過程螺線管產生大小相等的感應電動勢，故B、D正

確；按住按鈕不動，線圈內磁通量不變化，無感應電動勢，故C錯誤.

2.(多選)(2023全國甲卷)一有機玻璃管豎直放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電

流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大

于上部相鄰兩匝間的距離。如圖(a)所示。現(xiàn)讓一個很小的強磁體在玻璃管內沿軸線從上端口由靜止下落,

電流傳感器測得線圈中電流/隨時間/的變化如圖(b)所示。貝ij()

(S,一?強磁體

A.小磁體在玻璃管內下降速度越來越快

B.下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次

C.下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變

D.與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大

答案AD

解析對于小磁體，可以忽略其與較遠線圈的電磁感應現(xiàn)象，只考慮與最近一匝線圈的電磁感應，則由

題圖(b)可知，小磁體依次通過每匝線圈時產生的感應電流最大值逐漸增大，結合法拉第電磁感應定律和

閉合電路歐姆定律可知，小磁體通過每匝線圈時的磁通量變化率越來越大，即小磁體在玻璃管內下降的

速度越來越快，A正確；下落過程中，小磁體在水平方向受的合力為零，故小磁體的N極、S極上下沒

有顛倒，B錯誤；小磁體下落過程中受到的電磁阻力實質就是安培力，根據(jù)安培力公式可知，下落過程

中，小磁體受到的電磁阻力并不是始終保持不變的，C錯誤；由題圖(b)可知，與上部相比，小磁體通過

線圈下部的過程中，感應電流的最大值更大，故磁通量變化率的最大值更大，D正確。

3.(2023廣東新高考模擬)浮桶式燈塔模型如圖甲所示，其由帶空腔的磁體和一個連著燈泡的線圈組成，磁

體在空腔產生的磁場如圖乙所示，磁體通過支柱固定在暗礁上，線圈隨波浪相對磁體沿豎直方向運動，

且始終處于磁場中，則浮桶線圈()

浮桶截面

A.當海面平靜時，燈泡穩(wěn)定發(fā)光

B.當海水水平勻速流動時，燈泡穩(wěn)定發(fā)光

C.海水上下振蕩幅度越大，燈泡發(fā)光越亮

D.海水上下振蕩速度越快，燈泡發(fā)光越亮

答案D

解析當海面平靜時，線圈靜止不動，不切割磁感線，不產生電動勢，燈泡不亮，故A錯誤；當海水水

平勻速流動時，線圈不切割磁感線，不產生電動勢，燈泡不亮，故B錯誤；線圈隨海水上下振蕩，切割

磁感線產生的電動勢￡="皮v,電動勢的大小與海水上下振蕩速度有關，與振蕩幅度無關，v越大，￡越

大，則燈泡發(fā)光越亮，故C錯誤，D正確。

4.（多選）如圖所示，將半徑分別為廠和2r的同心圓形導軌固定在同一絕緣水平面內，兩導軌之間接有阻值

為火的定值電阻和一個電容為C的電容器，整個裝置處于磁感應強度大小為8、方向豎直向下的勻強磁

場中。將一個長度為八阻值為R的金屬棒/。置于圓導軌上，。、/、。三點共線，在外力的作用下金

屬棒以。為轉軸逆時針勻速轉動，轉速為〃，元電荷大小為e,轉動過程中金屬棒與導軌接觸良好，導

軌電阻不計。下列說法正確的是（）

XX

A.Z）點的電勢高于/點的電勢

B.金屬棒產生的感應電動勢大小為3718m2

C.電容器的電荷量為3nCBnP

D.一質子在電容器中從S板附近運動到T板附近時，靜電力所做的功為-------

2

答案BD

解析由右手定則可知，。點的電勢低于/點的電勢，選項A錯誤；角速度。=2.，金屬棒產生的感

/T-2尸ER3

應電動勢大小為￡=歷。----=3兀囪/，選項B正確；電容器極板間的電壓U=——=/8"2,電容器

2R+R2

3

的電荷量為即凡選項C錯誤；一質子在電容器中從S板附近運動到7板附近時，靜電力所做

3neBn/

的功為W=Ue=-------,選項D正確。

2

5.（多選）（2024廣東六校聯(lián)考）圖甲所示的一款健身車的主要構件如圖乙所示，金屬飛輪/和金屬前輪。可

繞同一轉軸轉動，/和C之間有金屬輻條，輻條長度等于/和C的半徑之差.腳踏輪8和飛輪/通過

鏈條傳動，帶動前輪C轉動.整個前輪C都處在方向垂直輪面向里的勻強磁場中.將電阻R的a端用

導線連接在飛輪/上，6端用導線連接前輪C邊緣.健身者腳蹬腳踏輪8使其以角速度。順時針轉動,

轉動過程不打滑，電路中其他電阻忽略不計，下列說法中正確的是（）

A.電阻a端的電勢高于6端的電勢

B.金屬前輪邊緣所組成的圓形閉合回路中的磁通量保持不變

C.電阻R的熱功率與“成正比

D若。保持不變，飛輪”的半徑也不變，但金屬前輪C的半徑變?yōu)樵瓉砉t"兩端的電壓變

為原來的—

16

答案BC

解析由右手定則可知感應電流由6-尺一°,即電阻a端的電勢低于b端的電勢，故A錯誤；金屬

前輪邊緣所組成的圓形閉合回路中的磁通量保持不變，故B正確；由于同一根傳送帶線速度相等可知飛

「B]92—―4）

輪/的角速度。'=—。，感應電動勢（浸一W）,電阻R的熱功率尸=一=--------------，所

rA2R4tiR

5B2/舟c:—港225

以電阻R的熱功率與加成正比，故C正確；/c=-，c，則￡=---U———-----1—，顯然￡?E,故

44WR16

D錯誤.

【考向二：電磁感應中的電路問題】

電磁感應中電路問題的解題流程

6.如圖所示，一不計電阻的導體圓環(huán)，半徑為人圓心在。點，過圓心放置一長度為2人電阻為R的輻

條，輻條與圓環(huán)接觸良好。現(xiàn)將此裝置放置于磁感應強度為2、方向垂直紙面向里的有界勻強磁場中，

磁場邊界恰與圓環(huán)直徑在同一直線上，現(xiàn)使輻條以角速度。繞。點逆時針轉動，右側電路通過電刷與

圓環(huán)中心和環(huán)的邊緣相接觸，&S處于閉合狀態(tài)，不計其他電阻，則下列判斷正確的是（）

A.通過凡的電流方向為自上而下

B.感應電動勢大小為2Br2co

C.理想電壓表的示數(shù)為1歷2。

6

D.理想電流表的示數(shù)為-----

3R

答案C

解析根據(jù)右手定則判斷可知，導體棒的圓心。點的電勢高，因此流過《的電流方向為自下而上，A

O~\~rco1

錯誤；輻條產生的感應電動勢為-----=—B*①,B錯誤；外電路為磁場外半根輻條與R

22

11扣

并聯(lián)，外電路電阻為-R,內電阻為一尺，電壓表測量的是外電壓，則電壓表的示數(shù)為。=;，E=

42—

-B^CD,C正確；根據(jù)歐姆定律可知，理想電流表的示數(shù)為/=?=%,D錯誤。

67?i3R

7.（多選）（2024山東濟寧統(tǒng)考一模）如圖所示，豎直固定的光滑圓弧形金屬導軌尸0半徑為r,。為圓心，P、

。之間用導線連接阻值為R的電阻。粗細均勻的輕質金屬棒的一端通過錢鏈固定在。點，另一端連接質

量為加的金屬小球，小球套在導軌上。初始時刻金屬棒處于水平位置，小球、金屬棒與導軌始終接

觸良好。過圓心。的水平線下方分布著磁感應強度大小為2、方向垂直紙面向里的勻強磁場。已知重力

加速度為g,金屬棒總電阻為2尺，小球、導軌及導線電阻不計，不計一切摩擦阻力。現(xiàn)將小球由靜止釋

放，第一次運動到最低點時小球速度大小為v,在此過程中下列說法正確的是（)

A.小球運動到最低點時，金屬棒產生的感應電動勢為

B.小球運動到最低點時，金屬棒兩端的電壓為處

6

Biir2

C.通過電阻火的電荷量為——

12R

D.電阻R上產生的焦耳熱為mgr—^mv2

答案BC

—vBrv

解析當小球運動到最低點時，金屬棒切割磁感線，產生的感應電動勢為=5?L=—,金屬棒

22

RBrv—\①

兩端的電壓為u=~~E=—,A錯誤，B正確；此過程中回路中的平均感應電動勢為后=—,回路

R+2R6

-E-A0MB

中的平均電流為/=一，此過程通過電阻R的電荷量為4=/△/,聯(lián)立解得4=——=——=——，C正

3R3R3R127?

確；根據(jù)能量守恒定律可知，回路中產生的總焦耳熱為0=mgr—電阻尺上產生的焦耳熱為0=

Rmgr1,

-----Q-------mv2，D錯誤。

2R+R36

8.（2024河北邯鄲統(tǒng)考一模）如圖所示，紙面內的菱形金屬線框N8Q）以速度為平行于方向勻速通過一

有界的勻強磁場，磁場的邊界尸。、相互平行，磁感應強度大小為反方向垂直紙面向里。已知線框

的電阻為R,線框的邊長和磁場寬度均為乙//=60。，AD±PQ,下列說法正確的是（）

A.A點離開磁場后線框內的感應電流沿順時針方向

B.線框內感應電動勢的最大值為爭小。

C.此過程中穿過線框的磁通量的最大值為雞江2

B-L2vi

D.線框穿過磁場的整個過程中回路的最大熱功率為-----

答案C

解析線框的/點離開磁場后，穿過線框的磁通量垂直紙面向里先增大后減小，由楞次定律可知線框中

的電流先沿逆時針方向，后沿順時針方向，故A錯誤；從8點進入磁場到。點進入磁場的過程中線框

內的感應電動勢最大，有4=叵處，故B錯誤；當線框到如圖所示的位置時，穿過線框的磁通量最

2

大，此時/點和C點到磁場邊界和尸。的距離相等，所以穿過線框的磁通量的最大值①m=

故C正確；回路中感應電動勢最大時熱功率最大，有Pmax=—

R

XX；M

xx

XX

XX，N

9.某同學設計了一種帶有閃爍燈的自行車車輪，以增強夜間騎車的安全性。如圖5所示為自行車后車輪,

已知金屬車輪半徑為r=0.6m,金屬輪軸半徑可以忽略，有絕緣輻條連接輪軸與車輪（輻條未畫出）。車

輪與輪軸之間對稱地接有4根相同的金屬條，每根金屬條中間都串接一個LED燈，LED燈可視為純電

阻，每個LED燈的阻值恒為R=0.45。，不計其他電阻。車輪旁的車架上固定有一特殊磁鐵，能在車輪

與輪軸之間形成一個方向垂直于紙面向外、磁感應強度大小8=0.5T的扇形勻強磁場區(qū)域，扇形對應的

圓心角6=30。。使自行車沿平直路面勻速前進，已知車輪轉動的角速度為0=20rad/s,不計車輪厚度，

忽略磁場的邊緣效應，取n=3.0,則下列說法正確的是（）

A.車輪轉動一周過程中，LED燈亮的總時間為0.075s

B.金屬條進入磁場時，上電流的方向是a—T?

C.金屬條進入磁場時，上電流大小是2A

D.車輪轉動一周，LED燈產生的總焦耳熱為0.54J

答案D

2兀

解析依題意，可得車輪轉動一周的時間為7=—=0.3s,車輪轉動一周的過程中，能產生感應電流的

CO

30°

時間為/=4x——7=0.1s,即LED燈亮的總時間為0.1s,故A錯誤；金屬條ab進入磁場時，根據(jù)右手

360°

定則判斷知成上電流的方向是6-a,故B錯誤；金屬條心進入磁場時，仍相當于電源，其等效電路

圖如圖所示

UgU

—il_

電源電動勢為歷2O=1.8V,電路中的總電阻為Ra=7?+'?=0.6。，所以通過油的電流大小為/=

23

E

—=3,0A,故C錯誤；車輪轉動一周，LED燈亮的總時間為0.1s,則產生的總焦耳熱為0=尸尺"=

R總

32x0.6x0.1J=0.54J,故D正確。

10.如圖所示，水平面內固定足夠長的光滑平行金屬導軌心、L2,間距d=0.5m,左端接有電容C=0.02F

的電容器，整個空間存在著垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度3=2T,質量加=0.06kg的

導體棒垂直放置在導軌上，導體棒和導軌的電阻不計，現(xiàn)用一水平向右的恒力尸=0.32N作用于導體棒,

使棒從靜止開始運動，到達4處時速度v=4m/s,此時突然將拉力方向變?yōu)橄蜃螅瑒t之后導體棒向右

運動的最大距離為（）

~ri-------------a

XXX

cT^^我一xr

~~W-2

A.lmB.2mC.3mD.4m

答案A

解析根據(jù)題意，在水平向右的恒力作用下，設/時刻導體棒的速度為匕，此時導體棒產生的感應電動

勢為E=Bdv”電容器兩端電壓。=￡,對導體棒，由動量定理得尸/一8/力=加匕，其中〃=q=CU,聯(lián)

VtFF

立得一=—~U（定值），故加速度。=—~二，即導體棒做勻加速直線運動，同理，在拉力方向變

tm+CB2d2m+CB2（P

F

為向左后，導體棒做勻減速運動，加速度為故=------=8m/s2;拉力方向改變后導體棒向右運動的

m-CB2cP

、.V2

最大距禺x=----=1m,故A正確。

22a2

【考向三：電磁感應中的圖像問題】

解答圖像問題應注意以下幾個方面

（1）把握三個關注

如某一過程的起點、終點、轉

關注特殊時刻

*折點的感應電動勢是否為零，

或特殊位置

電流方向是否改變

V看電磁感應的發(fā)生過程分兒個

［關注變化過程）-?階段，這兒個階段是否和圖像

變化相對應

V看圖像的斜率大小、圖像的曲

［關注變在趨勢）f直是否和物理過程相對應，分

析大小和方向的變化趨勢

（2）掌握兩個常用方法

①排除法：定性分析電磁感應過程中某個物理量的變化趨勢、變化快慢，特別是分析物理

量的方向（正、負），排除錯誤的選項。這種方法能快速解決問題，但不一定對所有問題都

適用。

②函數(shù)關系法：根據(jù)題目所給的條件寫出物理量之間的函數(shù)關系，再對圖像作出判斷，這

種方法得到的結果準確、詳細，但不夠簡捷。

11.（2023大灣區(qū)二模）如圖甲所示，驅動線圈通過開關S與電源連接，發(fā)射線圈放在絕緣且內壁光滑的發(fā)

射導管內.閉合開關S后，在0?電內驅動線圈的電流％隨時間/的變化如圖乙所示.在這段時間內，

下列說法中正確的是（）

A.驅動線圈內部的磁場水平向左

B.發(fā)射線圈內部的感應磁場水平向左

C.f=0時發(fā)射線圈所受的安培力最大

D./=電時發(fā)射線圈中的感應電流最大

答案B

解析根據(jù)安培定則，驅動線圈內的磁場方向水平向右，故A錯誤；由圖乙可知，通過發(fā)射線圈的

磁通量增大，根據(jù)楞次定律，發(fā)射線圈內部的感應磁場方向水平向左，故B正確；t=0時驅動線圈的

電流變化最快，則此時通過發(fā)射線圈的磁通量變化最快，產生的感應電流最大，但此時磁場最弱，安

培力不是最大值；同理，/=電時發(fā)射線圈中的感應電流最小，故C、D錯誤.

12.（2024遼寧模擬預測）如圖甲所示，光滑導軌水平放置在與水平方向成60。角斜向下的勻強磁場中，勻強磁

場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示（規(guī)定斜向下為正方向），導體棒ab垂直導軌放置，

除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導體棒成在水平外力作用下始終處于靜止狀態(tài)。規(guī)定-6的方

向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，安培力的正方向，則在0?a時間內，能正確反

映電阻R的熱功率尸、流過導體棒的電流八導體棒所受水平外力廠及安培力尸A隨時間f變化

的圖像的是（）

答案C

A。\BS_NB_

解析由法拉第電磁感應定律，有E=n——=―sin60°,由圖乙知，8的變化率不變，即一保持不變,

加ArAr

則感應電動勢保持不變，電路中電流不變，B錯誤；根據(jù)尸=72R,電阻R的熱功率尸恒定不變，A錯

誤；根據(jù)楞次定律判斷可知成中感應電流從6到。，當5為負值時，安培力的方向垂直于磁感線斜向

右下方，根據(jù)平衡條件可知，外力水平向左，為負值，大小為F=ILBsin60OxB,8為正值時，外力水

平向右，為正值，大小為F=ILBsin60OyB,C正確；根據(jù)安培力廠A=〃8可知，導體棒所受安培

力反隨8的變化而變化，D錯誤。

13.如圖甲所示，一個圓形線圈用絕緣桿固定在天花板上，線圈的匝數(shù)為〃，半徑為r,總電阻為R,線圈平

面與勻強磁場垂直，且下面一半處在磁場中，/=0時磁感應強度的方向如圖甲所示，磁感應強度8隨

時間f的變化關系如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.在0?2to的時間間隔內線圈內感應電流先沿順時針方向后沿逆時針方向

B.在0?2fo的時間間隔內線圈受到的安培力先向上后向下

C.在0?擊的時間間隔內線圈中感應電流的大小為-----

2toR

rnir^Bi

2toR

答案c

解析由楞次定律可知，在0?2電的時間間隔內線圈內感應電流始終沿順時針方向，故A錯誤；感應

電流始終沿順時針方向，由左手定則可知，在0?2擊的時間間隔內線圈受到的安培力先向下后向上，

①nSAB1Bo

故B錯誤；由法拉第電磁感應定律可知，感應電動勢￡=——=——二山5一,由歐姆定律可知，

\t2to

EJTK*Bo3

在o?電的時間間隔內線圈中感應電流的大小/=]=至疊故c正確；由題圖乙所示圖像可知，在5擊

Bon2nr3Bi

時磁感應強度大小8=一,線圈所受安培力大小尸=〃//=-----，故D錯誤。

22taR

14.（2024云南師大附中高三校考）如圖所示，一個平行于紙面的等腰直角三角形導線框，水平向右勻速運動,

穿過寬度為"的勻強磁場區(qū)域，三角形兩直角邊長度為2d,線框中產生隨時間變化的感應電流3下列

圖形正確的是（）

答案C

解析在0?,時間內，線框進入磁場時磁通量向里增加，感應磁場向外，因此感應電流方向為逆時針,

v

d2d

隨著線框的運動，導線切割磁感線長度減小，感應電流減小；在---時間內，穿過線框的磁通量向里

VV

減小，根據(jù)楞次定律知，感應電流沿順時針方向，穿過線框的磁通量均勻減小，產生的感應電流不變;

2d3d

在一^^一時間內，穿過線框的磁通量向里減少，根據(jù)楞次定律知，感應電流沿順時針方向，線框有效

VV

切割長度均勻減小，感應電流減小，故C正確。

11.(2024廣東廣州二模)為了模擬竹蜻蜓玩具閃閃發(fā)光的效果，某同學設計了如圖11甲所示的電路。半徑為

。的導電圓環(huán)內等分為四個直角扇形區(qū)域，I、H區(qū)域內存在垂直環(huán)面向里的勻強磁場，磁感應強度大小

為B。長度為a、電阻為r的導體棒OP以角速度。繞O點逆時針勻速轉動，f=0時OP經過圖示位置。

0P通過圓環(huán)和導線與導通電阻為R的發(fā)光二極管(LED)相連，忽略其他電阻。

0

2TT

乙

(1)求OP切割磁感線過程中，通過二極管的電流大小和方向；

2兀

⑵在圖乙中作出0?一時間內通過二極管的電流隨時間變化的圖像(規(guī)定從M到N為正方向，不用寫

a)

分析和計算過程)。

Ba2co

答案⑴2(/?+,?)由屈到N⑵見解析圖

解析(1)OP切割磁感線過程產生的感應電動勢E=^a2a)

通過二極管的電流大小

EBa2s

1=----=-----=---------

r+Rr+R2(r+A)

根據(jù)右手定則可知通過二極管的電流的方向由M到N。

(2)電流圖像如圖所示。

/

Ba2co

2(r+R)

()

TT；TT!；27T

2C7：擊;而「丁

【考向四：電磁感應中的動力學和能量問題】

1.電磁感應綜合問題的解題思路

用法拉第電磁感應定律（E=n筌或

I"源產分析卜E=B/0）確定電動勢的大小，用楞次

定律或右手定則判斷電動勢的方向

［“路”的分析一［畫等效電路圖卜求感應電流1=備

［:“力”向（分析:，:安培力NF=B〃:|——“合外力M4=磔》］

卜運動”的分析—［運動狀態(tài)I——，加速度0］

卜能量”的分析卜［分析研究過程中能量轉化關系列方程］

2.求解焦耳熱。的三種方法

（1）焦耳定律：Q=PRt,適用于電流恒定的情況。

（2）功能關系：。=%克安（次克安為克服安培力做的功）。

（3）能量轉化：（其他能的減少量）。

16.（多選）（2024山東煙臺統(tǒng)考一模）如圖所示，水平面內有兩根間距為d的光滑平行導軌，右端接有電容為C

的電容器。一質量為加的導體棒固定于導軌上某處，輕繩一端連接導體棒，另一端繞過定滑輪下掛一

質量為M的物塊。由靜止釋放導體棒，物塊下落從而牽引著導體棒向左運動?？臻g中存在垂直導軌平

面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為8,不計導體棒和導軌的電阻，忽略繩與定滑輪間的摩擦。若導

體棒運動過程中電容器未被擊穿，導體棒始終與導軌接觸良好并保持垂直，重力加速度為g,則在物塊

由靜止下落高度為h的過程中（）

A.物塊做加速度逐漸減小的加速運動

B.物塊與導體棒組成的系統(tǒng)減少的機械能等于導體棒克服安培力做的功

女（）

c輕繩的拉力大小M為令m+EB2cpC

D.電容器增加的電荷量為CBdI—2Mg\

M+m+B2cPC

答案BCD

解析根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，導體棒產生的感應電動勢為。=3小，電容器兩端電壓在加時

間內的變化量為在加時間內電容器儲存的電荷量的變化量為A0=CAU,則回路中的電

△Q

流為/,導體棒所受安培力為根據(jù)牛頓第二定律可得Mg—尸=（M+m）a,聯(lián)立解得a=

AZ

—~2k，易知物塊做勻加速直線運動，故A錯誤；根據(jù)能量守恒定律可知物塊與導體棒組成的

M+m+WC

系統(tǒng)減少的機械能等于導體棒克服安培力做的功，故B正確；對物塊受力分析，由牛頓第二定律可知

Me（m+B2cpC）

Mg-T=Ma,解得T=-^~———,故C正確；電容器增加的電荷量為AQ=C8dAv,又v?=

MJrmJrB2d1C

17.（2024湖南模擬預測）如圖所示，有一正方形勻質金屬框，其質量為m，邊長為乙距離金屬框下底邊〃

處有一垂直紙面向里的勻強磁場。磁場區(qū)域上下邊界水平，高度為乙左右寬度足夠大。把該金屬框在

垂直磁場的平面內以初速度vo水平無旋轉拋出（金屬框下端保持水平），設置合適的磁感應強度大小3,

使其勻速通過磁場，不計空氣阻力，重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A.通過磁場的過程中，金屬框中電流的大小和方向保持不變

B.金屬框在通過磁場的過程中產生的熱量為mgL

C.僅改變〃，金屬框仍能勻速通過磁場

D.僅改變%,金屬框仍能勻速通過磁場

答案D

解析將金屬框以初速度V。水平無旋轉拋出后，金屬框做平拋運動，進入磁場后做勻速運動，水平方

E

向切割磁感線產生的感應電動勢相互抵消，豎直方向切割磁感線產生的感應電動勢為￡=32辦，/=-,

可得/=些也，可知通過磁場的過程中，金屬框中電流的大小不變，當金屬框剛進入磁場時穿過金屬框

的磁通量增加，此時感應電流的方向為逆時針方向，當金屬框出磁場時穿過金屬框的磁通量減少，此

時感應電流的方向為順時針方向，故A錯誤；在金屬框勻速通過磁場過程中，有“g=產安，則克服安

培力做的功少=尸安-2￡=2利亞，則金屬框在通過磁場的過程中產生的熱量為2帆駐，故B錯誤；根據(jù)平

拋運動規(guī)律和平衡條件有v產而無mg=F產——解得2=,則2與〃有關，與

R

4H

為無關，故C錯誤，D正確。

18.如圖甲所示，傾角a=30。、寬度￡=0.5m、電阻不計的光滑金屬軌道足夠長，在軌道的上端連接阻值尺=

1.0。的定值電阻，金屬桿兒W的電阻廠=0.25。，質量加=0.2kg,整個裝置處于垂直軌道平面向下的

勻強磁場中。將金屬桿由靜止開始釋放，在計算機屏幕上同步顯示出電流，和時間/的關系如圖乙所示，

已知，=3.2s之后電流漸近于某個恒定的數(shù)值，桿與軌道始終保持垂直，0?3.2s內金屬桿下滑的距離s

=2m（g=10m/s2）o求：

電流i/A

傳感器R

1.02.03.04.0z/s

甲乙

⑴磁感應強度3的大小；

(2)1.0s時金屬棒的加速度大?。?/p>

(3)3.2s時金屬桿的速度大??；

(4)0~3.2s內回路中產生總的焦耳熱。

答案(1)1.25T(2)1.875m/s2(3)3.2m/s(4)0.976J

解析(1)由圖像可知，金屬桿穩(wěn)定運動時的電流為1.60A,桿受三個力平衡，受力如圖所示

根據(jù)平衡條件有

mgsin30°=BIL

代入數(shù)據(jù)解得2=L25T。

(2)由圖像可知1.0s時電流為1.0A,

根據(jù)牛頓第二定律有mgsin3Q°-BIL=ma

代入數(shù)據(jù)解得。=