2/2電磁感應的綜合應用命題區(qū)間高考題型近年考頻電磁感應的綜合應用電磁感應中的動力學問題2024年遼寧卷T92023年山東卷T122022年湖南卷T102021年全國甲卷T21電磁感應中的能量、動量問題2024年湖北卷T152024年山東卷T112024年湖南卷T82023年遼寧卷T102023年湖南卷T142023年海南卷T172021年湖南卷T102021年全國乙卷T25命題分析素養(yǎng)落實縱觀近幾年的高考試題，本部分以選擇題和計算題的形式呈現(xiàn)，有難度大的、中等偏大的選擇題，更有作為高考壓軸題的計算題；主要考查電磁感應中的電路、動力學、能量及動量問題，試題情境常涉及電磁感應的規(guī)律在生產(chǎn)、生活、科學技術(shù)中的應用。1．掌握電磁感應中的電路分析、電源分析、動力學問題2．做好電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化分析，能用能量和動量觀點解決“桿＋導軌”模型電磁感應中的動力學問題1．兩種狀態(tài)及處理方法狀態(tài)特征處理方法平衡態(tài)加速度為零根據(jù)平衡條件列式分析非平衡態(tài)加速度不為零根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合運動學公式進行分析2．“四步法”分析電磁感應中的動力學問題(多選)(2022·湖南卷T10)如圖，間距L＝1m的U形金屬導軌，一端接有0.1Ω的定值電阻R，固定在高h＝0.8m的絕緣水平桌面上。質(zhì)量均為0.1kg的勻質(zhì)導體棒a和b靜止在導軌上，兩導體棒與導軌接觸良好且始終與導軌垂直，接入電路的阻值均為0.1Ω，與導軌間的動摩擦因數(shù)均為0.1(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，導體棒a距離導軌最右端1.74m。整個空間存在豎直向下的勻強磁場(圖中未畫出)，磁感應強度大小為0.1T。用F＝0.5N沿導軌水平向右的恒力拉導體棒a，當導體棒a運動到導軌最右端時，導體棒b剛要滑動，撤去F，導體棒a離開導軌后落到水平地面上。重力加速度取10m/s2，不計空氣阻力，不計其他電阻，下列說法正確的是()A．導體棒a離開導軌至落地過程中，水平位移為0.6mB．導體棒a離開導軌至落地前，其感應電動勢不變C．導體棒a在導軌上運動的過程中，導體棒b有向右運動的趨勢D．導體棒a在導軌上運動的過程中，通過電阻R的電荷量為0.58C命題立意：通過“雙棒＋導軌”模型分析電磁感應動力學問題和電荷量問題第一步：導體棒a在導軌上運動的過程中，根據(jù)左手定則分析導體棒b運動趨勢的方向第二步：根據(jù)導體棒a運動到導軌最右端時，導體棒b剛要滑動，利用平衡關(guān)系求出導體棒a的速度第三步：由q＝I·Δt＝BL·ΔxR+規(guī)范解答：導體棒a在導軌上向右運動，產(chǎn)生的感應電流垂直于紙面向里，流過導體棒b后仍然垂直于紙面向里，由左手定則可知導體棒b所受安培力向左，則導體棒b有向左運動的趨勢，故C錯誤；導體棒b與電阻R并聯(lián)，有總電流I＝BLv當導體棒a運動到導軌最右端時，導體棒b剛要滑動，有B·I2·L＝聯(lián)立解得此時導體棒a的速度大小為v＝3m/s導體棒a離開導軌后做平拋運動，有x＝vt，h＝12gt聯(lián)立解得導體棒a離開導軌至落地過程中水平位移為x＝1.2m，故A錯誤；導體棒a離開導軌至落地前做平拋運動，水平方向的運動切割磁感線，水平速度不變，則產(chǎn)生的感應電動勢不變，故B正確；導體棒a在導軌上運動的過程中，通過電路的電荷量為q＝I·Δt＝BL·ΔxR+1導體棒b與電阻R并聯(lián)，流過的電流與電阻成反比，則通過電阻R的電荷量為qR＝q2＝0.58C，故D[答案]BD難點：(1)電路結(jié)構(gòu)的分析(2)理解導體棒a運動到導軌最右端時，導體棒b剛要滑動的條件是安培力等于最大靜摩擦力易錯：(1)忽視通過導體棒a的電流是導體棒b的2倍關(guān)系(2)誤以為q＝I·Δt計算的是通過電阻R的電荷量電磁感應中的能量、動量問題(2024·湖北卷T15)如圖所示，兩足夠長平行金屬直導軌MN、PQ的間距為L，固定在同一水平面內(nèi)，直導軌在左端M、P點分別與兩條豎直固定、半徑為L的14圓弧導軌相切。MP連線與直導軌垂直，其左側(cè)無磁場，右側(cè)存在磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場。長為L、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab跨放在兩圓弧導軌的最高點。質(zhì)量為2m、電阻為6R的均勻金屬絲制成一個半徑為L的圓環(huán)，水平放置在兩直導軌上，其圓心到兩直導軌的距離相等。忽略導軌的電阻、所有摩擦以及金屬環(huán)的可能形變，金屬棒、金屬環(huán)均與導軌始終接觸良好，重力加速度大小為g?，F(xiàn)將金屬棒ab由靜止釋放，求：(1)ab剛越過MP時產(chǎn)生的感應電動勢大小；(2)金屬環(huán)剛開始運動時的加速度大??；(3)為使ab在整個運動過程中不與金屬環(huán)接觸，金屬環(huán)圓心初始位置到MP的最小距離。命題立意：本題是一道電磁感應中的動力學、能量、動量的綜合應用題第一步：對金屬棒ab由動能定理求v0，再由E＝BLv0求感應電動勢大小第二步：分析電路結(jié)構(gòu)求總電阻，由安培力公式結(jié)合牛頓第二定律求加速度大小第三步：ab不與金屬環(huán)接觸的臨界條件是金屬棒ab和金屬環(huán)速度相等時，金屬棒ab恰好追上金屬環(huán)；應用動量守恒定律結(jié)合動量定理求出金屬棒ab與金屬環(huán)間相對位移規(guī)范解答：(1)根據(jù)題意可知，對金屬棒ab由靜止釋放到剛越過MP過程中，由動能定理有mgL＝1解得v0＝2則ab剛越過MP時產(chǎn)生的感應電動勢大小為E＝BLv0＝BL2gL(2)根據(jù)題意可知，金屬環(huán)在導軌間兩段圓弧并聯(lián)接入電路中，導軌外側(cè)的兩段圓弧被短路，由幾何關(guān)系可得，在導軌間的每段圓弧的電阻為R0＝12×6R可知，整個回路的總電阻為R總＝R＋R·RR+Rab剛越過MP時，通過ab的感應電流為I＝ER總對金屬環(huán)由安培力公式結(jié)合牛頓第二定律有2BL·I2＝2解得a＝B2(3)根據(jù)題意，結(jié)合上述分析可知，金屬環(huán)和金屬棒ab所受的安培力等大反向，則系統(tǒng)的動量守恒，由于金屬環(huán)做加速運動，金屬棒做減速運動，為使ab在整個運動過程中不與金屬環(huán)接觸，則有當金屬棒ab和金屬環(huán)速度相等時，金屬棒ab恰好追上金屬環(huán)，設(shè)此時速度為v，由動量守恒定律有mv0＝mv＋2mv解得v＝13v對金屬棒ab，由動量定理有－BILt＝m·v03－m則有BLq＝23mv設(shè)金屬棒運動距離為x1，金屬環(huán)運動的距離為x2，則有q＝BL聯(lián)立解得Δx＝x1－x2＝mR則金屬環(huán)圓心初始位置到MP的最小距離d＝L＋Δx＝B2[答案](1)BL2gL(