資源簡介

(共34張PPT)
2025年高考一輪復習
第54講 電磁感應中的電路及圖像問題
01
考情分析
目標導航
目錄contents
02
知識導圖
思維引航
03
考點探究
考法突破
04
真題練習
命題洞見
01
考情分析
目標導航
考
情
分
析
考情分析
考情分析
目標要求
2024·浙江6月·高考物理第5題
2024·浙江6月·高考物理第18題
2024·浙江1月·高考物理第15題
2024·湖南 ·高考物理第4題
目標1.掌握電磁感應電路問題的分析方法。
目標2.掌握感應電流、電荷量、路端電壓、電功率的計算方法。
目標3.會分析電磁感應的圖像問題。
02
知識導圖
思維引航
思維導航
知識導圖
電磁感應中的電路及圖像問題
電路問題
常見類型
分析方法
圖像問題
等效電路
E=BLv
閉合電路歐姆定律
串、并聯電路知識
電功、電功率、焦耳定律
03
考點探究
考法突破
考
航
導
點
電磁感應中的電路問題
考點1
電磁感應中電荷量的計算
考點2
考點3
電磁感應中的 圖像問題
知識固本
考點一.電磁感應中的電路問題
知識點1.電磁感應中電路知識的關系圖
E=BLv
q=n
楞次定律
（右手定則）
電磁感應
I=
U=E
電流方向
閉合電路
聯系1：電動勢E
聯系2：功和能
知識固本
考點一.電磁感應中的電路問題
知識點2.分析電磁感應電路問題的基本思路
求感應電動勢
或E=BLv
兩端電壓
電路功率
畫等效電路圖
求感應電流
I=
知識固本
考點一.電磁感應中的電路問題
知識點3.電磁感應中電路問題的基本規律
(1)對電源的理解：在電磁感應現象中，產生感應電動勢的那部分導體相當于電源，如切割磁感線的導體棒、有磁通
量變化的線圈等。
(2)對電路的理解：內電路是切割磁感線的導體棒或磁通量發生變化的線圈；除電源外其余部分是外電路。在外電路
中，電流從高電勢處流向低電勢處，在內電路中，電流則從低電勢處流向高電勢處。
(3)對路端電壓的理解：“電源”兩端的電壓為路端電壓，不是電源的感應電動勢。
考點一.電磁感應中的電路問題
考向洞察
考向1　導體棒平動切割的電路問題
1.(多選)如圖所示，分布于全空間的勻強磁場垂直于紙面向里，其磁感應強度大小為。寬度為的兩
導軌間接一阻值為的電阻，電阻為2R的金屬棒AC長為2L并垂直于導軌(導軌電阻不計)放置，A端剛好位于
導軌，中點D與另一導軌接觸。當金屬棒以速度向左勻速運動時，下列說法正確的是( )
AD
A.流過電阻R的電流為2 A B.A、D兩點的電勢差為
C.A、C兩點的電勢差為 D.A、C兩點的電勢差為
金屬棒AD段產生的感應電動勢為，流過電阻R的電流
根據右手定則，可知A 端的電勢低于D端的電勢，A、D兩點的電勢差IR
D、C兩點的電勢差，則
考點一.電磁感應中的電路問題
考向洞察
考向2　導體棒轉動切割的電路問題
2.如圖所示，固定在水平面上的半徑為的金屬圓環內存在方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。長為的金
屬棒，一端與圓環接觸良好，另一端固定在豎直導電轉軸上，隨軸以角速度勻速轉動，在圓環的A點和電刷間接
有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止狀態。已知重力加
速度為，不計其他電阻和摩擦，下列說法正確的是( )
B
A.金屬棒產生的電動勢為 B.微粒的電荷量與質量之比為
C.電阻消耗的電功率為 D.電容器所帶的電荷量為
由法拉第電磁感應定律可知金屬棒產生的電動勢為
微粒的重力與其受到的電場力大小相等，有
電功率
電荷量
考點一.電磁感應中的電路問題
考向洞察
考向3　磁場變化引起的電路問題
3.(多選)如圖甲所示的電路中，電阻，單匝圓形金屬線圈半徑為、圓心為O，線圈的電阻為R，其余
導線的電阻不計。半徑為、圓心為O的圓形區域內存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小B
隨時間變化的關系圖像如圖乙所示，電容器的電容為C。閉合開關時刻開始電路中的電流穩定不變，下列說法
正確的是 ( )
A.電容器上極板帶正電 B.時刻，電容器所帶的電荷量為
C.時刻之后，線圈兩端的電壓為 D.時刻之后，兩端的電壓為
根據法拉第電磁感應定律有，穩定電流為，，電容器所帶的電荷量為
時刻之后，線圈兩端的電壓為
兩端的電壓為
A C
知識固本
考點二.電磁感應中電荷量的計算
電磁感應中電荷量的計算公式：
1.推導：根據法拉第電磁感應定律，電路中的平均電流為，所以。
2.結論：電磁感應過程中產生的感應電荷量由線圈的匝數、磁通量的變化量及電路的總電阻共同決定，與時間無關。
考點二.電磁感應中電荷量的計算
考向洞察
1.如圖，導體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點，O為圓心。軌道的電阻忽略不計。OM是有一定
電阻、可繞O轉動的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好。空間存在與半圓所在平面垂直的勻強磁場，磁感
應強度的大小為B。現使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉到OS位置并固定(過程Ⅰ)；再使磁感應強度的大小以一
定的變化率從B增加到過程Ⅱ)。在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則等于( )
B
A. B. C. D.2
根據法拉第電磁感應定律，電路中的平均電流為，所以
考點二.電磁感應中電荷量的計算
考向洞察
2.在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，線圈所圍的面積為，線圈電阻為。
規定線圈中感應電流I的正方向從上往下看是順時針方向，如圖甲所示。磁場的磁感應強度B隨時間的變化規律如
圖乙所示。以下說法正確的是( )
C
A.在時間內，I的最大值為 B.在時間內，I的大小越來越小
C.前內，通過線圈某橫截面的總電荷量為 D.第內，線圈的發熱功率最大
時刻磁感應強度變化率最大,感應電流最大
通過線圈的電荷量
B沒有變化，線圈中沒有感應電流產生，則線圈的發熱功率最小
知識固本
考點三.電磁感應中的圖像問題
知識點1.感生類圖像問題
(1)問題類型
①給定電磁感應過程，選出或畫出正確的圖像。
②由給定的圖像分析電磁感應過程，求解相應物理量。
(2)分析方法
①電動勢大小：，取決于磁通量的變化率。
②電動勢方向：用楞次定律和安培定則判斷。
知識固本
考點三.電磁感應中的圖像問題
知識點2.動生類圖像問題
(1)問題類型
由閉合線圈的運動過程畫出圖像或圖像。
(2)分析方法
①電動勢大小：。
要注意是單邊切割還是雙邊切割(感應電流同向相加、反向相減)，等效長度為在磁場中導線首尾相連在垂直于速度
方向的投影長度。
②電動勢方向：用右手定則判斷。
知識固本
考點三.電磁感應中的圖像問題
知識點3.解答圖像選擇問題的常用方法
知識點4.圖像分析問題的“四明確·一理解”
排除法 定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正負，以排除錯誤的選項
函數法 根據題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數關系，然后由函數關系對圖像進行分析和判斷
四明確 明確各種正、負號的含義
明確圖像所描述的物理意義
明確斜率的含義
明確圖像和電磁感應過程之間的對應關系
一理解 三個相似關系及其各自的物理意義、；B、、；、
考點三.電磁感應中的圖像問題
考向洞察
考向1.圖像選擇問題
1.(多選)如圖所示，邊長為L的正方形區域存在垂直紙面向外的勻強磁場，等腰直角三角形導線框ABC以速度勻速
進入磁場區域，且L，若從C點進入磁場開始計時，單位長度導線框的電阻相同，則B、C兩點電勢差和
BC邊所受安培力規定向上為正)隨時間變化的圖像正確的是( )
BD
0時間內導線切割磁感線的有效長度均勻增大，如圖甲
在時間內導線切割磁感線的有效長度均勻減小，感應電動勢均勻減小，感應電流均勻減小，如圖乙；
此后由右手定則可知電流方向反向，電流先均勻變大再變小，也是先變大再變小，如圖丙、丁:
考點三.電磁感應中的圖像問題
考向洞察
考向2.圖像分析問題
2.光滑絕緣的水平面上有垂直平面的勻強磁場，磁場被分成區域Ⅰ和Ⅱ，寬度均為，其俯視圖如圖所示，兩磁場磁
感應強度隨時間的變化如圖所示，時間內，兩區域磁場恒定，方向相反，磁感應強度大小分別為和，
一電阻為R、邊長為的剛性正方形金屬框，平放在水平面上，邊與磁場邊界平行。時，線框邊剛
好跨過區域Ⅰ的左邊界以速度向右運動。在時刻，邊運動到距區域Ⅰ的左邊界處，線框的速度近似為零，此時線框
被固定，如圖中的虛線框所示。隨后在時間內，Ⅰ區磁感應強度線性減小到0，Ⅱ區磁場保持不變； 時
間內，Ⅱ區磁感應強度也線性減小到0。求：
(1)時線框所受的安培力F；
，方向水平向左
由題圖可知，時線框切割磁感線產生的感應電動勢為，則感應電流大小為，所受的安培力為
考點三.電磁感應中的圖像問題
考向洞察
考向2.圖像分析問題
(2)時穿過線框的磁通量；
，方向垂直紙面向里
(3)時間內，線框中產生的熱量Q。
在時刻，邊運動到距區域Ⅰ的左邊界處，線框的速度近似為零，此時線框被固定，在時間內，Ⅰ區磁感應強度變化的斜率為，則時Ⅰ區的磁感應強度為-，則時穿過線框的磁通量為-，方向垂直紙面向里。
時間內，Ⅱ區磁感應強度線性減小到0，則有，感應電流大小為，則時間內，線框中產生的熱量為：
考點三.電磁感應中的圖像問題
考向洞察
考向3.圖像轉化問題
3.(多選)如圖甲所示，正六邊形導線框放在勻強磁場中靜止不動，磁場方向與線框平面垂直，磁感應強度B
隨時間的變化關系如圖乙所示，時刻，磁感應強度B的方向垂直紙面向里。設產生的感應電流順時針方向為
正，豎直邊所受安培力的方向水平向左為正。則下面關于感應電流和所受安培力F隨時間變化的圖像正確的
是( )
AC
在0內，磁感應強度方向垂直紙面向里，且逐漸減小
在內，磁感應強度方向垂直紙面向外，且逐漸增大
在內，磁感應強度方向垂直紙面向外，且逐漸減小
在內，磁感應強度方向垂直紙面向里，且逐漸增大
04
真題練習
命題洞見
真題練習·命題洞見
1.浙江·高考真題)如圖所示，邊長為、電阻為的剛性正方形線框放在與強磁場中，線框平面與
磁場B垂直。若線框固定不動，磁感應強度以均勻增大時，線框的發熱功率為P；若磁感應強度恒為，線框以
某一角速度繞其中心軸 勻速轉動時，線框的發熱功率為2P，則邊所受最大的安培力為( )
C
A. B. C.1 D.
磁場均勻增大時，產生的感應電動勢為:
此時有:
故ab邊所受最大的安培力為:
線框以某一角速度繞其中心軸勻速轉動時電動勢和感應電流最大值為:
真題練習·命題洞見
2.湖南·高考真題)如圖，有一硬質導線，其中 是半徑為R的半圓弧，為圓弧的中點，直線段長為
R且垂直于直徑。該導線在紙面內繞O點逆時針轉動，導線始終在垂直紙面向里的勻強磁場中。則O、各點
電勢關系為( )
A. B.
C. D.
如圖，相當于Oa、Ob、Oc導體棒轉動切割磁感線，
根據右手定則可知O點電勢最高
根據：
同時有：
可得：
C
真題練習·命題洞見
3.福建·高考真題)如圖，M、N是兩根固定在水平面內的光滑平行金屬導軌，導軌足夠長且電阻可忽略不計；
導軌間有一垂直于水平面向下的勻強磁場，其左邊界垂直于導軌；阻值恒定的兩均勻金屬棒均垂直于導軌
放置， 始終固定。以一定初速度進入磁場，此后運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好，并與不相碰。以O為
坐標原點，水平向右為正方向建立軸坐標；在運動過程中， 的速度記為克服安培力做功的功率記為P。下列
或P隨變化的圖像中，可能正確的是( )
A. B.
C. D. 聯立可得
√
設導軌間磁場磁感應強度為B，導軌間距為L，金屬棒總電阻為R，由題意導體棒a進入磁場后受到水平向左的安培力作用，做減速運動
根據動量定理有：
根據： ， ，
聯立可得：
a克服安培力做功的功率為：
A
真題練習·命題洞見
4.浙江·高考真題)某小組探究“法拉第圓盤發電機與電動機的功用”，設計了如圖所示裝置。飛輪由三根長
的輻條和金屬圓環組成，可繞過其中心的水平固定軸轉動，不可伸長細繩繞在圓環上，系著質量 的物塊，細繩與
圓環無相對滑動。飛輪處在方向垂直環面的勻強磁場中，左側電路通過電刷與轉軸和圓環邊緣良好接觸，開關S可分別與
圖示中的電路連接。已知電源電動勢 、內阻 、限流電阻 、飛輪每根輻條電阻 ，電路中
還有可調電阻 (待求)和電感L，不計其他電阻和阻力損耗，不計飛輪轉軸大小。
(1)開關S擲1，“電動機”提升物塊勻速上升時，理想電壓表示數。
①判斷磁場方向，并求流過電阻的電流I；
②求物塊勻速上升的速度。
由閉合電路的歐姆定律可知：
則：
因： ,
根據：
解得：
真題練習·命題洞見
(2)開關S擲2，物塊從靜止開始下落，經過一段時間后，物塊勻速下降的速度與“電動機”勻速提升物塊的速度大小相等，
①求可調電阻的阻值；
②求磁感應強度B的大小。
物塊勻速下落時，由受力分析可知，輻條受到的安培力與第（1）問相同，經過R2的電流:
由題意可知:
每根輻條切割磁感線產生的感應電動勢:
根據: ,
解得:
真題練習·命題洞見
5.浙江·高考真題)如圖1所示，掃描隧道顯微鏡減振裝置由絕緣減振平臺和磁阻尼減振器組成。平臺通過三根
關于 軸對稱分布的相同輕桿懸掛在輕質彈簧的下端O，彈簧上端固定懸掛在 點，三個相同的關于 軸對稱
放置的減振器位于平臺下方。如圖2所示，每個減振器由通過絕緣輕桿固定在平臺下表面的線圈和固定在桌面上能
產生輻向磁場的鐵磁體組成，輻向磁場分布關于線圈中心豎直軸對稱，線圈所在處磁感應強度大小均為B。處于靜
止狀態的平臺受到外界微小擾動，線圈在磁場中做豎直方向的阻尼運動，其位移隨時間變化的圖像如圖3所示。已知
時速度為 ，方向向下， 、 時刻的振幅分別為 ， 。平臺和三個線圈的總質量為，彈簧的勁度系數為，
每個線圈半徑為、電阻為R。當彈簧形變量為 時，其彈性勢能為 。不計空氣阻力，求
(1)平臺靜止時彈簧的伸長量 ；
平臺靜止時，穿過三個線圈的的磁通量不變，線圈中不產生感應電流，線圈不受到安培力作用，O點受力平衡.
因此由胡克定律可知此時彈簧的伸長量：
真題練習·命題洞見
(2)時，每個線圈所受到安培力F的大小；
(3)在時間內，每個線圈產生的焦耳熱Q；
在時速度為，設每個線圈的周長為L，由電磁感應定律可得線圈中產生的感應電流
每個線圈所受到安培力F的大小:
由減震器的作用平臺上下不移動，由能量守恒定律可得平臺在時間內，振動時能量的減少量為則：
振動時能量的減少轉化為線圈的焦耳熱，可知每個線圈產生的焦耳熱：
真題練習·命題洞見
(4)在時間內，彈簧彈力沖量的大小。
取向上為正方向，全程由動量定理可得：
其中：
聯立解得彈簧彈力沖量：
本課時結束 下節課見！
THANK YOU

展開更多......

收起↑