2022年高考物理专练(新高考专用)重难点09 电磁感应规律及其应用 （新高考专用）含答案.pdf

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1、2022 年年高考高考物理物理【热点【热点重点重点难点】专练难点】专练(新高考专用新高考专用)重难点重难点 09电磁感应规律及其应用电磁感应规律及其应用【知识梳理知识梳理】考点一考点一电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题1 对电磁感应中电源的理解(1)电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题，可用右手定则或楞次定律判定。(2)电源的电动势的大小可由 EBlv 或tnE求解。2 对电磁感应电路的理解(1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能。(2)“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势。【重点归纳重点归纳】1电磁感应中电路知识的关

2、系图2电磁感应中电路问题的题型特点闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动，在回路中将产生感应电动势和感应电流从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算，也可能涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合分析3分析电磁感应电路问题的基本思路(1)确定电源：用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向，电源内部电流的方向是从低电势流向高电势；(2)分析电路结构：根据“等效电源”和电路中其他元件的连接方式画出等效电路注意区别内外电路，区别路端电压、电动势；(3)利用电路规律求解：根据 EBLv 或tnE结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求

3、解。考点二考点二电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题1题型特点一般可把图象问题分为三类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量；(3)根据图象定量计算。2解题关键弄清初始条件，正负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进、出磁场的转折点是解决问题的关键3解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是 Bt 图象还是t 图象，或者是 Et 图象、It 图象等；(2)分析电磁感应的具体过程；(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系；(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式；(5)根据

4、函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；(6)画出图象或判断图象。【重点归纳重点归纳】1.电磁感应中图象类选择题的两个常见解法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法2.分析物理图象常用方法(1)定性分析物理图象要明确图象坐标轴的意义；借助有关的物理概念、公式、定理和定律做出分析判断(2)定量计算弄清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系；

5、挖掘图象中的隐含条件，明确有关图线所包围的面积、图线的斜率(或其绝对值)、截距所表示的物理意义3.电磁感应中的图象问题(1)图象类型电磁感应中主要涉及的图象有 B t 图象、t 图象、E t 图象和 I t 图象还常涉及感应电动势 E 和感应电流 I 随线圈位移 x 变化的图象，即 E x 图象和 I x 图象(2)常见题型：图象的选择、图象的描绘、图象的转换、图象的应用(3)所用规律一般包括：左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等考点考点三三电磁感应中的动力学问题分析电磁感应中的动力学问题分析1 安培力的大小由感应电动势 EBLv，感应电流rREI和安培力

6、公式 FBIL 得rRvLBF222 安培力的方向判断3 导体两种状态及处理方法(1)导体的平衡态静止状态或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析(2)导体的非平衡态加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析考点考点四四电磁感应中的能量问题分析电磁感应中的能量问题分析1过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能(3

7、)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程，是电能转化为其他形式能的过程安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能2求解思路(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及 WUIt 或 QI2Rt直接进行计算(2)若电流变化，则：利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能【重点归纳重点归纳】3.电磁感应中能量转化问题的分析技巧(1)电磁感应过程往往涉及多种能量的转化如图中金属棒 ab 沿导轨由静止下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功，转化为

8、感应电流的电能，最终在 R 上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能若导轨足够长，棒最终达到稳定状态做匀速运动，之后重力势能的减小则完全用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能分析“双杆模型”问题时，要注意双杆之间的制约关系，即“动”杆与“被动”杆之间的关系，需要注意的是，最终两杆的收尾状态的确定是分析该类问题的关键(2)安培力做功和电能变化的特定对应关系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能(3)解决此类问题的步骤用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大

9、小和方向画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，联立求解4.应用动力学和能量观点解决电磁感应中的“导轨杆”模型问题(1)模型概述“导轨杆”模型是电磁感应问题在高考命题中的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点“导轨杆”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂，形式多变(2)常见模型类型“

10、电动电”型“动电动”型示意图已知量棒 ab 长 L，质量 m，电阻 R；导轨光滑水平，电阻不计棒 ab 长 L，质量 m，电阻 R；导轨光滑，电阻不计过程分析S 闭合，棒 ab 受安培力LREBF，此时加速度mRBLEa，棒 ab 速度v感应电动势 EBLv电流 I安培力FBIL加速度 a，当安培力 F0 时，a0，v最大，最后匀速运动棒 ab 释放后下滑，此时加速度 agsin，棒 ab速度 v感应电动势 EBLv电流IER安培力 FBIL加速度a，当安培力 Fmgsin 时，a0，v 最大，最后匀速运动能量通过安培力做功，把电能克服安培力做功，把重力转化转化为动能势能转化为内能运动形式变加

11、速运动变加速运动最终状态匀速运动，BLEBLEvm匀速运动22sinLBmgRvm【限时检测】【限时检测】(建议用时：建议用时：30 分钟分钟)一、单选题1如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环 a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度 B 随时间均匀减小。两圆环半径之比为 3：1，圆环中产生的感应电动势分别为aE和bE，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是()A:9:1abEE，感应电流均沿逆时针方向B:9:1abEE，感应电流均沿顺时针方向C:3:1abEE，感应电流均沿逆时针方向D:3:1abEE，感应电流均沿顺时针方向2如图所示，正方形 MNPQ 内的两

12、个三角形区域充满匀强磁场，形状与 MNPQ 完全相同的闭合导线框 MNPQ在外力作用下沿轴线 OO水平向左匀速运动。设通过导线框的感应电流为 i，逆时针方向为电流的正方向，当 t=0 时 MQ与 NP 重合，在 MQ从 NP 到临近 MQ 的过程中，下列图像中能反映 i 随时间 t 变化规律的是()ABCD3如图所示、两固定光滑且足够长的金属导轨 MN、PQ 平行水平放置，其间距为 L，两根质量均为m，距离也为 L 的金属棒 AB、CD 平行放置在两导轨上，电阻分别是1R、2R，导轨电阻忽略小计。整个装置处在磁感心强度为 B 的匀强磁场中，现给 AB 棒一定的初速度0v，经过时间t后两棒处于稳

13、定状态，下列说法中正确的是()A 若在稳定前的某时刻 CD 棒的速度为1v，AB 棒的速度为2v，则回路中的电流大小为1221BLvBLvRRB从开始至最终稳定回路产生的焦耳热为2038mvC在t内通过回路的电荷量为04mvBLD处于稳定状态时两棒与导轨所围面积为201222mvRRLB L4如图所示，导体棒 MN 和固定导轨 Oa、Ob 分别由三种不同材料、粗细均匀的导体制成，匀强磁场垂直于 Oa、Ob 所在的水平面，MN 搭放在 Oa、Ob 上且与 Ob 垂直。在外力作用下，MN 沿 Ob方向匀速运动，运动过程中保持与导轨接触良好。从 MN 运动到图示位置开始计时，则 MN 受到的安培力大

14、小 F 随时间变化的图像可能正确的是()ABCD二、多选题5如图所示，两根足够长的光滑金属导轨 MN、PQ 互平行，间距为 L，构成 U 型平面，该平面水平面成角(090)，磁感应强度为 B 的匀强磁场与导轨平面垂直，导轨电阻不计，上端接入阻值为 R 的定值电阻。金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab 棒质量为 m，接入电路的电阻为 r。则金属棒 ab 沿导轨下滑过程中()A最大加速度为singB当棒下滑速度为 v 时，其两端电压为 BLvC所受安培力不会大于sinmgD下滑速度大小一定小于22sinRmgB L6如图甲所示，导体棒MN放置在水平面内的金属框

15、架上，空间存在竖直方向的匀强磁场，以竖直向上为磁感应强度B的正方向，B随时间t变化的规律如图乙所示，若导体棒MN始终保持静止，则在20t时间内，导体棒MN所受安培力()A大小恒定B大小先减小后增大C方向先水平向左后水平向右D方向先水平向右后水平向左三、解答题7 如图所示，光滑绝缘斜面倾角为，斜面上平行于底边的虚线MN、PQ间存在垂直于斜面向上，磁感应强度为 B 的匀强磁场，MN、PQ相距为 L，一质量为 m、边长为 d(dL)的正方形金属线框abef置于斜面上，线框电阻为 R，ab边与磁场边界MN平行，相距为 L，线框由静止释放后沿斜面下滑，ef边离开磁场前已做匀速运动，重力加速度为 g，求：

16、(1)线框进入磁场过程中通过线框横截面的电荷量 q：(2)线框ef边离开磁场区域时的速度大小 v；(3)线框穿过磁场区域过程中产生的热量 Q。8如图甲为研究电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器(电阻不计)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出 It 图像。平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计，左侧倾斜导轨平面与水平方向夹角=37，与右侧水平导轨平滑连接，轨道上端连接一阻值 R=0.5的定值电阻，金属杆 MN 的电阻 r=0.5，质量 m=1kg，杆长 L=1m 跨接在两导轨上。左侧倾斜导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场；右侧水平导轨区域

17、也加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小都为 B=1.0T，让金属杆 MN 从图示位置由静止释放，其始终与轨道垂直且接触良好，金属棒经过倾斜轨道与水平轨道连接处无能量损失，此后计算机屏幕上显示出金属杆在倾斜导轨上滑行过程中的 It 图像，如图乙所示，g 取 10m/s2，sin37o=0.6，求：(1)金属杆 MN 在倾斜导轨上滑行的最大速率；(2)金属杆 MN 在水平导轨上滑行过程中克服安培力做的总功；(3)根据计算机上显示的 It 图像可知，当 t=0.5s 时 I=2A，0 0.5s 内通过电阻 R 的电荷量为 0.5C，求 0 0.5s 内在电阻 R 上产生的焦耳热。高考高考物

18、理物理【热点【热点重点重点难点】专练难点】专练(新高考专用新高考专用)重难点重难点 09电磁感应规律及其应用电磁感应规律及其应用【知识梳理知识梳理】考点一考点一电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题1 对电磁感应中电源的理解(1)电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题，可用右手定则或楞次定律判定。(2)电源的电动势的大小可由 EBlv 或tnE求解。2 对电磁感应电路的理解(1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能。(2)“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势。【重点归纳重点归纳】1电磁感应中电路知识的关系图2电磁感应中电路问题

19、的题型特点闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动，在回路中将产生感应电动势和感应电流从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算，也可能涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合分析3分析电磁感应电路问题的基本思路(1)确定电源：用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向，电源内部电流的方向是从低电势流向高电势；(2)分析电路结构：根据“等效电源”和电路中其他元件的连接方式画出等效电路注意区别内外电路，区别路端电压、电动势；(3)利用电路规律求解：根据 EBLv 或tnE结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解。考点二考点二电磁感应

20、中的图象问题电磁感应中的图象问题1题型特点一般可把图象问题分为三类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量；(3)根据图象定量计算。2解题关键弄清初始条件，正负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进、出磁场的转折点是解决问题的关键3解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是 Bt 图象还是t 图象，或者是 Et 图象、It 图象等；(2)分析电磁感应的具体过程；(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系；(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式；(5)根据函数关系式，进行数学分析

21、，如分析斜率的变化、截距等；(6)画出图象或判断图象。【重点归纳重点归纳】1.电磁感应中图象类选择题的两个常见解法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法2.分析物理图象常用方法(1)定性分析物理图象要明确图象坐标轴的意义；借助有关的物理概念、公式、定理和定律做出分析判断(2)定量计算弄清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系；挖掘图象中的隐含条件，明

22、确有关图线所包围的面积、图线的斜率(或其绝对值)、截距所表示的物理意义3.电磁感应中的图象问题(1)图象类型电磁感应中主要涉及的图象有 B t 图象、t 图象、E t 图象和 I t 图象还常涉及感应电动势 E 和感应电流 I 随线圈位移 x 变化的图象，即 E x 图象和 I x 图象(2)常见题型：图象的选择、图象的描绘、图象的转换、图象的应用(3)所用规律一般包括：左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等考点考点三三电磁感应中的动力学问题分析电磁感应中的动力学问题分析1 安培力的大小由感应电动势 EBLv，感应电流rREI和安培力公式 FBIL 得rRv

23、LBF222 安培力的方向判断3 导体两种状态及处理方法(1)导体的平衡态静止状态或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析(2)导体的非平衡态加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析考点考点四四电磁感应中的能量问题分析电磁感应中的能量问题分析1过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能(3)当感应电流通过用电器时

24、，电能又转化为其他形式的能安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程，是电能转化为其他形式能的过程安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能2求解思路(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及 WUIt 或 QI2Rt 直接进行计算(2)若电流变化，则：利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能【重点归纳重点归纳】3.电磁感应中能量转化问题的分析技巧(1)电磁感应过程往往涉及多种能量的转化如图中金属棒 ab 沿导轨由静止下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能，最终在

25、 R 上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能若导轨足够长，棒最终达到稳定状态做匀速运动，之后重力势能的减小则完全用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能分析“双杆模型”问题时，要注意双杆之间的制约关系，即“动”杆与“被动”杆之间的关系，需要注意的是，最终两杆的收尾状态的确定是分析该类问题的关键(2)安培力做功和电能变化的特定对应关系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能(3)解决此类问题的步骤用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向画出等效电路图

26、，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，联立求解4.应用动力学和能量观点解决电磁感应中的“导轨杆”模型问题(1)模型概述“导轨杆”模型是电磁感应问题在高考命题中的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点“导轨杆”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂，形式多变(2)常见模型类型“电动电”型“动电动”型

27、示意图已知量棒 ab 长 L，质量 m，电阻 R；导轨光滑水平，电阻不计棒 ab 长 L，质量 m，电阻 R；导轨光滑，电阻不计过程分析S 闭合，棒 ab 受安培力LREBF，此时加速度mRBLEa，棒 ab 速度v感应电动势 EBLv电流 I安培力FBIL加速度 a，当安培力 F0 时，a0，v最大，最后匀速运动棒 ab 释放后下滑，此时加速度 agsin，棒 ab速度 v感应电动势 EBLv电流IER安培力 FBIL加速度a，当安培力 Fmgsin 时，a0，v 最大，最后匀速运动能量转化通过安培力做功，把电能转化为动能克服安培力做功，把重力势能转化为内能运动形式变加速运动变加速运动最终状

28、态匀速运动，BLEBLEvm匀速运动22sinLBmgRvm【限时检测】【限时检测】(建议用时：建议用时：30 分钟分钟)一、单选题1如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环 a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度 B 随时间均匀减小。两圆环半径之比为 3：1，圆环中产生的感应电动势分别为aE和bE，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是()A:9:1abEE，感应电流均沿逆时针方向B:9:1abEE，感应电流均沿顺时针方向C:3:1abEE，感应电流均沿逆时针方向D:3:1abEE，感应电流均沿顺时针方向【答案】A【解析】磁感应强度 B 随时间均匀减小，根据楞次

29、定律，感应电流均沿逆时针方向。根据法拉第电磁感应定律得2BBESrttt所以:9:1abEE 故选 A。2如图所示，正方形 MNPQ 内的两个三角形区域充满匀强磁场，形状与 MNPQ 完全相同的闭合导线框 MNPQ在外力作用下沿轴线 OO水平向左匀速运动。设通过导线框的感应电流为 i，逆时针方向为电流的正方向，当 t=0 时 MQ与 NP 重合，在 MQ从 NP 到临近 MQ 的过程中，下列图像中能反映 i 随时间 t 变化规律的是()ABCD【答案】B【解析】闭合导线框 MNPQ匀速向左运动过程，穿过回路和磁通量不断增大，根据楞次定律可知，回路中的电流一直是逆时针的，所以电流一直为正。线框向

30、左匀速运动过程中，切割磁感线的有效长度先减小，后增大，所以感应电流先减小，后增大。故选 B。3如图所示、两固定光滑且足够长的金属导轨 MN、PQ 平行水平放置，其间距为 L，两根质量均为m，距离也为 L 的金属棒 AB、CD 平行放置在两导轨上，电阻分别是1R、2R，导轨电阻忽略小计。整个装置处在磁感心强度为 B 的匀强磁场中，现给 AB 棒一定的初速度0v，经过时间t后两棒处于稳定状态，下列说法中正确的是()A 若在稳定前的某时刻 CD 棒的速度为1v，AB 棒的速度为2v，则回路中的电流大小为1221BLvBLvRRB从开始至最终稳定回路产生的焦耳热为2038mvC在t内通过回路的电荷量为

31、04mvBLD处于稳定状态时两棒与导轨所围面积为201222mvRRLB L【答案】D【解析】A在稳定前的某时刻 CD 棒的速度为1v，AB 棒的速度为2v，必然有21vv，回路电动势21EBLvBLv回路电阻为12RR，因此回路电流大小为2112BLvBLvIRR故 A 错误；B两棒组成的系统动量守恒得0ABCDmvmvmv当02ABCDvvv时，磁通量不再变化，两杆不再受安培力，将匀速运动，由能量守恒得产生的焦耳热为22200011122224vQmvmmv 故 B 错误；C对金属棒 CD 由动量定理得02vBILtm得通过 CD 棒某一截面电荷量02mvqItBL故 C 错误；D由于通过

32、 CD 棒某一截面的电荷量为1212BLxqRRRR则有012222mvRRxB LAB 棒与 CD 棒间的最终距离为012222mvRRdLB L故所围成的面积为201222mvSdLLRRB L故 D 正确；故选 D。4如图所示，导体棒 MN 和固定导轨 Oa、Ob 分别由三种不同材料、粗细均匀的导体制成，匀强磁场垂直于 Oa、Ob 所在的水平面，MN 搭放在 Oa、Ob 上且与 Ob 垂直。在外力作用下，MN 沿 Ob方向匀速运动，运动过程中保持与导轨接触良好。从 MN 运动到图示位置开始计时，则 MN 受到的安培力大小 F 随时间变化的图像可能正确的是()ABCD【答案】A【解析】设棒

33、 MN 在两导轨间的长度为 x，则两导轨接入闭合回路的长度均正比于 x，每段的电阻均正比于x，故回路的总电阻正比于 x，即 R=kx。回路中的感应电动势E=Bxv电流EiR安培力F=Bix整理得2B vxFk而x=x0+vt所以2220B vxB vFtkk选项 A 正确；BCD 错误；故选 A。二、多选题5如图所示，两根足够长的光滑金属导轨 MN、PQ 互平行，间距为 L，构成 U 型平面，该平面水平面成角(090)，磁感应强度为 B 的匀强磁场与导轨平面垂直，导轨电阻不计，上端接入阻值为 R 的定值电阻。金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab 棒质量为

34、m，接入电路的电阻为 r。则金属棒 ab 沿导轨下滑过程中()A最大加速度为singB当棒下滑速度为 v 时，其两端电压为 BLvC所受安培力不会大于sinmgD下滑速度大小一定小于22sinRmgB L【答案】AC【解析】A根据牛顿第二定律可得sinmgFma安由题可知，开始滑动时安培力为零，此时加速度最大为sing，故 A 正确；B由法拉第电磁感应定律可得，当棒下滑速度为 v 时，产生的感应电动势为 BLv，根据闭合电路欧姆定律可得，金属棒两端电压为RBLvRr，故 B 错误；C导体棒下滑时，安培力增大，则加速度减小，当加速度为零时，安培力达到最大值为sinmg，故 C 正确；D当安培力等

35、于sinmg时，金属棒做匀速运动，此时速度最大，则有22msinB L vmgRr解得，最大速度为m22()sinRr mgvB L则下滑速度大小一定小于22()sinRr mgB L，故 D 错误。故选 AC。6如图甲所示，导体棒MN放置在水平面内的金属框架上，空间存在竖直方向的匀强磁场，以竖直向上为磁感应强度B的正方向，B随时间t变化的规律如图乙所示，若导体棒MN始终保持静止，则在20t时间内，导体棒MN所受安培力()A大小恒定B大小先减小后增大C方向先水平向左后水平向右D方向先水平向右后水平向左【答案】BD【解析】AB安培力FBIL，而1EBSIRtR因为Bt和S不变，故I不变，又因为B

36、先减小后增大，故安培力先减小后增大，故 A 选项错误，B 选项正确CD 因为MN始终静止，10t时间内，磁感应强度B减小，根据楞次定律，为了阻止B减小，MN有向右运动的趋势(面积增大)，同理，12tt内，B增大，故MN有向左运动趋势，故安培力方向先向右后向左，故 C 选项错误，D 选项正确。故选 BD。三、解答题7 如图所示，光滑绝缘斜面倾角为，斜面上平行于底边的虚线MN、PQ间存在垂直于斜面向上，磁感应强度为 B 的匀强磁场，MN、PQ相距为 L，一质量为 m、边长为 d(dL)的正方形金属线框abef置于斜面上，线框电阻为 R，ab边与磁场边界MN平行，相距为 L，线框由静止释放后沿斜面下

37、滑，ef边离开磁场前已做匀速运动，重力加速度为 g，求：(1)线框进入磁场过程中通过线框横截面的电荷量 q：(2)线框ef边离开磁场区域时的速度大小 v；(3)线框穿过磁场区域过程中产生的热量 Q。【答案】(1)2BdqR；(2)22sinmgRvB d；(3)322244sin(2)sin2m g RQmgLdB d【解析】(1)线框进入磁场的过程产生的平均感应电动势Et通过回路的电荷量EqIttR 磁通量的变化量2Bd 解得2BdqR(2)此时线框中产生的感应电流BdvIR受到的安培力22B d vFIdBR由平衡条件可得sin0mgF解得22sinmgRvB d(3)由能量守恒定律有21

38、(2)sin2mgLdmvQ解得322244sin(2)sin2m g RQmgLdB d8如图甲为研究电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器(电阻不计)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出 It 图像。平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计，左侧倾斜导轨平面与水平方向夹角=37，与右侧水平导轨平滑连接，轨道上端连接一阻值 R=0.5的定值电阻，金属杆 MN 的电阻 r=0.5，质量 m=1kg，杆长 L=1m 跨接在两导轨上。左侧倾斜导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场；右侧水平导轨区域也加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小都为

39、 B=1.0T，让金属杆 MN 从图示位置由静止释放，其始终与轨道垂直且接触良好，金属棒经过倾斜轨道与水平轨道连接处无能量损失，此后计算机屏幕上显示出金属杆在倾斜导轨上滑行过程中的 It 图像，如图乙所示，g 取 10m/s2，sin37o=0.6，求：(1)金属杆 MN 在倾斜导轨上滑行的最大速率；(2)金属杆 MN 在水平导轨上滑行过程中克服安培力做的总功；(3)根据计算机上显示的 It 图像可知，当 t=0.5s 时 I=2A，0 0.5s 内通过电阻 R 的电荷量为 0.5C，求 0 0.5s 内在电阻 R 上产生的焦耳热。【答案】(1)6m/s；(2)18J；(3)0.5J【解析】(

40、1)由 It 图象可知，当金属杆达到最大速率时已经匀速下滑，由平衡条件得mgsin=BIL感应电动势E=BLvm=I(R+r)代入数据解得vm=6m/s(2)金属杆 MN 在水平导轨上滑行过程中，由功能关系可得：W安=0 12mvm2代入数据解得W安=18J(3)由题 t=0.5s 时 I=2A，依据闭合电路欧姆定律，有EBLvIRrRr代入数据解得v=2m/s而 0 0.5s 内通过电阻 R 的电荷量为 q=0.5C，由EtBLxqtRrtRrRrRr 代入数据得x=0.5m由功能关系得21sin2mgxmvQ代入数据解得Q=1J则RRQQRr=0.5J高考高考物理物理【热点【热点重点重点难

41、点】专练难点】专练(新高考专用新高考专用)重难点重难点 10稳恒电流和交流电流稳恒电流和交流电流【知识梳理知识梳理】一、直流电路的分析与计算一、直流电路的分析与计算1直流电路动态分析的 3 种方法(1)程序法R局增大减小I总ERr减小增大U内I总r减小增大U外EU内增大减小确定 U支、I支。(2)结论法“串反并同”(电源内阻不能忽略)“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)。“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)。(3)极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻

42、器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论。2求解功率最值问题的 2 点技巧(1)定值电阻的功率：P定I2RR 为定值电阻，P定只与电流有关系，当 R外最大时，I 最小，P定最小，当 R外最小时，I 最大，P定最大。(2)电源的输出功率：PE2R外rR外2E2R外r2R外4r。当 R外r 时，P出E24r最大。.解决最大功率问题的两点注意解决最大功率问题的两点注意(1)解决最大功率问题时，要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率，定值电阻的最大功率用 PI2RU2R分析，可变电阻的最大功率用等效电源法求解。(2)电源输出功率最大时，效率不是最大，只有 50%。3.电路中常见的图像分析类

43、别线性元件非线性元件电源图象物理意义反映I和U的正比关系反映 I 和 U 的非正比关系反映电源的输出特性，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流注意问题图线的斜率的倒数表示导体的电阻，RUIUI，遵从欧姆图线的斜率仅表示电阻的变化趋势，某点的电阻值需用点的坐标值计算，即 RU1I1图线斜率的绝对值表示电源的内阻(注意纵坐标数值是否从零开始)定律二、二、交流电的产生及交流电的产生及“四值四值”的应用的应用1两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大，t0，e0，i0，电流方向将发生改变(2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0，t最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变2正弦交流电

44、“四值”的应用三、三、变压器和远距离输电变压器和远距离输电1理想变压器动态分析的两种情况(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况2理想变压器问题分析技巧(1)根据题意分清变量和不变量；(2)弄清“谁决定谁”的制约关系对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入3远距离输电问题的解题关键(1)整个输电线路由三个回路组成，回路间通过变压器建立联系(2)关键是通过分析，利用题目条件，首先求出中间回路的电流四、四、理想变压器的动态分析理想变压器的动态分析常见

45、的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况.1.匝数比不变的情况(如图甲所示)(1)U1不变，根据，输入电压 U1决定输出电压 U2，不论负载电阻 R 如何变化，U2不变.(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流 I2决定输入电流 I1，故 I1发生变化.(3)I2变化引起 P2变化，P1=P2，故 P1发生变化.2.负载电阻不变的情况(如图乙所示)(1)U1不变，发生变化，故 U2变化.(2)R 不变，U2变化，故 I2发生变化.(3)根据 P2=，P2发生变化，再根据 P1=P2，故 P1变化，P1=U1I1，U1不变，故 I1发生变化.【命题特点命题特点】这部分知

46、识主要考查电路动态分析和变压器相结合的问题，一般以选择题的形式出现。【限时检测】【限时检测】(建议用时：建议用时：30 分钟分钟)一、单选题1(2021全国高三专题练习)某学校创建绿色校园，如图甲所示为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：路灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙所示为其内部电路简化原理图，电源电动势为 E，内阻为 r，tR为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)。现增加光照强度，则下列判断错误的是()AA B、灯都变暗B电源的输出功率变小C电源的效率变小DtR上电流的变化量大于0R上电流的变化量2(2021全国高三专题练习)如图所示为远距离输电示意图

47、，发电机的输出电压 U1、输电线的电阻及理想变压器的匝数均不变，当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是()A升压变压器副线圈电压 U2降低B降压变压器原线圈电压 U3升高C输电线消耗的功率增大D发电机的输出功率不变3(2021湖北鄂州市高三期末)含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻 R1、R2和 R3的阻值分别为 81、1、80，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。开关 S 断开时变压器输出功率与 S 闭合时变压器输出功率相等，该变压器原、副线圈匝数比为()A52B43C31D214(2020宁夏银川市银川一中高三月考)小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动

48、时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为 15 V，内阻为 0.1。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为 15A(车灯可看作不变的电阻)；电动机启动的瞬间，电流表示数达到 60 A，电动机的线圈电阻为 0.1。下列论述正确的是()A车灯接通电动机未启动时，车灯的功率为 225WB电动机启动时，车灯的功率为 54WC电动机启动时输出的机械功率为 195WD电动机启动时，电源输出的功率为 540W二、多选题5(2021贵州省思南中学高三月考)如图所示，理想变压器原副线圈的匝数分别为 n1、n2，b 是原线圈的中心抽头，副线圈两端接有理想

49、交流电压表和电流表、开关 S、以及定值电阻1R、2R，在原线圈 c、d 两端加上正弦交变电压。则下列说法正确的是()A单刀双掷开关置于 a，当闭合开关 S 时，电流表示数变大，电压表示数变大B单刀双掷开关置于 a，当闭合开关 S 时，电流表示数变大，电压表示数不变C保持开关 S 闭合，当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时，副线圈电流的频率变小D保持开关 S 闭合，当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时，原线圈的输入功率变大6(2021全国高三专题练习)如图所示，图线 1 表示电阻为 R1的导体 A 的伏安特性曲线，图线 2 表示电阻为 R2的导体 B 的伏安特性曲线，则下列说法正确的是()AR1：R

50、2=1：3B把 A 拉长为原来的 3 倍后其电阻等于 B 的电阻 R2C将 A 与 B 串联后接在电源上，二者消耗的功率之比 P1：P2=1：3D将 A 与 B 并联后接在电源上，通过二者的电流之比 I1：I2=1：3三、解答题7(2021江苏高三专题练习)如图所示，电源电动势为 12V，内阻为 1，电阻 R1为 1，R2为 6。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压 U 为 6V，线圈电阻 RM为 0.5，问：电动机正常工作时产生的机械功率是多大？8(2020全国高三专题练习)一个小型水力发电站发电机输出交流电压为 500V，输出电功率为 50kW，用总电阻为 3.0的输电线向远