2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第57講電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題(講義)(學(xué)生版+解析)

第57講電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1兩種狀態(tài)及處理方法知識(shí)點(diǎn)2力學(xué)對(duì)象和電學(xué)對(duì)象的相互關(guān)系知識(shí)點(diǎn)3分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中動(dòng)力學(xué)問題的基本步驟【提升·必考題型歸納】考向1電磁感應(yīng)中的平衡問題考向2電磁感應(yīng)中的非平衡問題考點(diǎn)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn)2求解焦耳熱Q的三種方法知識(shí)點(diǎn)3能量轉(zhuǎn)化問題的分析步驟【提升·必考題型歸納】考向1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的線框類問題考向2電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的單棒類問題真題感悟利用動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題。利用能量的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題。考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析利用動(dòng)力學(xué)和能量的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題2023年山東卷第12題2023年重慶卷第7題2023年6月浙江卷第22題高考對(duì)利用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題的考查較為頻繁，題目的形式有選擇題也有計(jì)算題，不管那種題型，題目的難度都較大，多以壓軸題的難度出現(xiàn)?？键c(diǎn)一電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題知識(shí)點(diǎn)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)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)行分析知識(shí)點(diǎn)2力學(xué)對(duì)象和電學(xué)對(duì)象的相互關(guān)系知識(shí)點(diǎn)3分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中動(dòng)力學(xué)問題的基本步驟考向1電磁感應(yīng)中的平衡問題1．如圖1所示，匝數(shù)、邊長(zhǎng)為、電阻、重力未知的正方形金屬線框用兩根均帶有拉力傳感器（圖中未畫出）的絕緣輕繩懸掛在天花板上。位于線框中間的虛線上方充滿磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度按（未知且為恒量，式中各量的單位均為國(guó)際單位）變化，電腦顯示每個(gè)拉力傳感器的示數(shù)變化如圖2所示，整個(gè)過程中輕繩未斷且線框始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。不考慮線框的形變和電阻的變化。下列說法正確的是（

）

A．線框的重力為4NB．k的值為C．時(shí)間內(nèi)線框的功率為4WD．時(shí)間內(nèi)通過金屬線框某一截面的電荷量為2C2．如圖所示，匝數(shù)、截面積、電阻忽略的線圈內(nèi)有垂直于線圈平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化為，其變化率。線圈通過導(dǎo)線與兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相連，導(dǎo)軌間距，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面與水平面夾角。金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，且始終與導(dǎo)軌良好接觸。已知金屬棒的質(zhì)量、電阻。當(dāng)導(dǎo)軌平面內(nèi)無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，金屬棒ab恰好靜止在導(dǎo)軌上。時(shí)刻，加入垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度從0開始緩慢增大（不考慮該變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，，。下列說法中正確的是（）A．金屬棒與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75 B．線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為C．金屬棒ab內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間增大 D．當(dāng)金屬棒ab開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，考向2電磁感應(yīng)中的非平衡問題3．如圖所示，在絕緣水平桌面上放置兩條相距為的平行光滑導(dǎo)軌與，導(dǎo)軌的端與阻值為的電阻相連。質(zhì)量為、電阻也為、長(zhǎng)度為的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置，整個(gè)裝置置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）中。導(dǎo)體棒的中點(diǎn)系一不可伸長(zhǎng)的輕繩（與桌面平行），輕繩繞過固定在桌邊的光滑輕小滑輪后，與一個(gè)質(zhì)量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)?，F(xiàn)由靜止釋放物塊，用h表示物塊下落的高度（物塊始終未觸地），重力加速度大小為，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)其他電阻，則下列說法正確的是（）

A．電阻中的電流方向由到B．物塊下落的最大加速度為C．物塊下落的最大速度為D．通過電阻的電荷量為4．如圖所示，電阻不計(jì)且間距L=1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面成53°角，上端接一阻值R=2Ω的電阻，過虛線的豎直面的左側(cè)方有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)將質(zhì)量m=0.2kg、電阻r=1Ω的金屬桿ab從斜面上由靜止釋放，釋放位置與虛線之間的距離為x=1m。金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌一直垂直，且保持良好接觸，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，g取10m/s2，sin53°=0.8。則（）

A．金屬桿ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能守恒B．金屬桿ab剛進(jìn)入有界磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為4m/sC．金屬桿ab剛進(jìn)入有界磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小為3.2m/s2D．金屬桿ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度的大小為考點(diǎn)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題知識(shí)點(diǎn)1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn)2求解焦耳熱Q的三種方法知識(shí)點(diǎn)3能量轉(zhuǎn)化問題的分析步驟考向1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的線框類問題1．如圖甲所示，是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，金屬線框的質(zhì)量為，電阻為。在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，和是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，并與線框的邊平行，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面向里?，F(xiàn)使金屬線框從上方某一高度處由靜止開始下落，如圖乙是金屬線框由開始下落到剛好運(yùn)動(dòng)到勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界的圖像，圖中數(shù)據(jù)均為已知量。重力加速度為，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是（）

A．金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿方向B．磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為C．金屬線框在的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為D．和之間的距離為2．我國(guó)自主研發(fā)的世界首臺(tái)高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車在四川成都下線，超導(dǎo)磁懸浮列車可以簡(jiǎn)化為如圖所示模型：在水平面上相距l(xiāng)的兩根固定平行直導(dǎo)軌間，有大小為B、寬度是l的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，相鄰磁場(chǎng)區(qū)域的磁場(chǎng)方向相反。整個(gè)磁場(chǎng)以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，跨在兩導(dǎo)軌間的邊長(zhǎng)為l的正方形單匝線圈abcd懸浮在導(dǎo)軌上方，在磁場(chǎng)力作用下向右運(yùn)動(dòng)，并逐漸達(dá)到最大速度。當(dāng)超導(dǎo)磁懸浮列車制動(dòng)時(shí)，所有磁場(chǎng)立即停止，線圈繼續(xù)運(yùn)動(dòng)了距離x停下來。設(shè)線圈的總電阻為R，總質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)中所受到的阻力大小恒為f。則（）A．線圈在圖示位置的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針B．線圈最大速度C．制動(dòng)過程線圈產(chǎn)生的焦耳熱為D．從開始制動(dòng)到停下來所用的時(shí)間為考向2電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的單棒類問題3．如圖所示，間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)給金屬棒一沿導(dǎo)軌向右、大小為F的恒力，讓金屬棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)，金屬棒經(jīng)過前進(jìn)了s，然后以的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，下列說法正確的是（）

A．0～金屬棒的速度隨時(shí)間均勻增大B．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為C．0～流過電阻的平均電流為D．0～電阻R上的平均電功率為4．如圖所示，間距為L(zhǎng)、傾角為的平行光滑金屬導(dǎo)軌、固定放置，導(dǎo)軌兩端各連接一個(gè)阻值為的定值電阻，兩寬度均為a的Ⅰ、Ⅱ區(qū)域內(nèi)存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上、大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，Ⅰ區(qū)域的下邊界與Ⅱ區(qū)域的上邊界間的距離也為a。質(zhì)量為m的金屬棒自Ⅰ區(qū)域上方某處由靜止釋放后，能以相同的速度先后進(jìn)入兩磁場(chǎng)。已知金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，金屬棒連入電路部分的電阻也為R，重力加速度為，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，則金屬棒（）

A．進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ后可能先做加速運(yùn)動(dòng)B．自磁場(chǎng)Ⅰ下邊界運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)Ⅱ上邊界的時(shí)間小于在磁場(chǎng)Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間C．先后穿過兩磁場(chǎng)的過程中，通過金屬棒的總電荷量為D．先后穿過兩磁場(chǎng)的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的總熱量為1．（2023年北京卷高考真題）如圖所示，光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框，以某一初速度進(jìn)入豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)并最終完全穿出。線框的邊長(zhǎng)小于磁場(chǎng)寬度。下列說法正確的是（

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A．線框進(jìn)磁場(chǎng)的過程中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B．線框出磁場(chǎng)的過程中做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．線框在進(jìn)和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱相等D．線框在進(jìn)和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等2．（2021年山東卷高考真題）如圖所示，電阻不計(jì)的光滑U形金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上。區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中磁場(chǎng)方向均垂直斜面向上，Ⅰ區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，Ⅱ區(qū)中為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。阻值恒定的金屬棒從無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域中a處由靜止釋放，進(jìn)入Ⅱ區(qū)后，經(jīng)b下行至c處反向上行。運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒始終垂直導(dǎo)軌且接觸良好。在第一次下行和上行的過程中，以下敘述正確的是（）A．金屬棒下行過b時(shí)的速度大于上行過b時(shí)的速度B．金屬棒下行過b時(shí)的加速度大于上行過b時(shí)的加速度C．金屬棒不能回到無(wú)磁場(chǎng)區(qū)D．金屬棒能回到無(wú)磁場(chǎng)區(qū)，但不能回到a處

第57講電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1兩種狀態(tài)及處理方法知識(shí)點(diǎn)2力學(xué)對(duì)象和電學(xué)對(duì)象的相互關(guān)系知識(shí)點(diǎn)3分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中動(dòng)力學(xué)問題的基本步驟【提升·必考題型歸納】考向1電磁感應(yīng)中的平衡問題考向2電磁感應(yīng)中的非平衡問題考點(diǎn)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn)2求解焦耳熱Q的三種方法知識(shí)點(diǎn)3能量轉(zhuǎn)化問題的分析步驟【提升·必考題型歸納】考向1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的線框類問題考向2電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的單棒類問題真題感悟利用動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題。利用能量的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題。考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析利用動(dòng)力學(xué)和能量的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題2023年山東卷第12題2023年重慶卷第7題2023年6月浙江卷第22題高考對(duì)利用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題的考查較為頻繁，題目的形式有選擇題也有計(jì)算題，不管那種題型，題目的難度都較大，多以壓軸題的難度出現(xiàn)?？键c(diǎn)一電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題知識(shí)點(diǎn)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)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)行分析知識(shí)點(diǎn)2力學(xué)對(duì)象和電學(xué)對(duì)象的相互關(guān)系知識(shí)點(diǎn)3分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中動(dòng)力學(xué)問題的基本步驟考向1電磁感應(yīng)中的平衡問題1．如圖1所示，匝數(shù)、邊長(zhǎng)為、電阻、重力未知的正方形金屬線框用兩根均帶有拉力傳感器（圖中未畫出）的絕緣輕繩懸掛在天花板上。位于線框中間的虛線上方充滿磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度按（未知且為恒量，式中各量的單位均為國(guó)際單位）變化，電腦顯示每個(gè)拉力傳感器的示數(shù)變化如圖2所示，整個(gè)過程中輕繩未斷且線框始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。不考慮線框的形變和電阻的變化。下列說法正確的是（

）

A．線框的重力為4NB．k的值為C．時(shí)間內(nèi)線框的功率為4WD．時(shí)間內(nèi)通過金屬線框某一截面的電荷量為2C【答案】A【詳解】AB．根據(jù)拉力傳感器隨著時(shí)間的增大而增大，同時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度按變化可知，楞次定律可知金屬圓環(huán)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得金屬圓環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為可得電流為由左手定則可知安培力方向向下，由受力平衡可得則則可得線框的重力為同時(shí)解得故A正確，B錯(cuò)誤；C．由AB分析可得，時(shí)間內(nèi)線框中電流為的功率為故C錯(cuò)誤；D．時(shí)間內(nèi)通過金屬環(huán)某一截面的電荷量為故D錯(cuò)誤。故選A。2．如圖所示，匝數(shù)、截面積、電阻忽略的線圈內(nèi)有垂直于線圈平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化為，其變化率。線圈通過導(dǎo)線與兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相連，導(dǎo)軌間距，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面與水平面夾角。金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，且始終與導(dǎo)軌良好接觸。已知金屬棒的質(zhì)量、電阻。當(dāng)導(dǎo)軌平面內(nèi)無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，金屬棒ab恰好靜止在導(dǎo)軌上。時(shí)刻，加入垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度從0開始緩慢增大（不考慮該變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，，。下列說法中正確的是（）A．金屬棒與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75 B．線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為C．金屬棒ab內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間增大 D．當(dāng)金屬棒ab開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，【答案】AD【詳解】A．無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，金屬棒ab恰好靜止在導(dǎo)軌上，有則金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)故A正確；B．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)閉合電路歐姆定律，回路中電流恒定不變，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)金屬棒ab恰好開始滑動(dòng)時(shí)，有解得故D正確。故選AD。考向2電磁感應(yīng)中的非平衡問題3．如圖所示，在絕緣水平桌面上放置兩條相距為的平行光滑導(dǎo)軌與，導(dǎo)軌的端與阻值為的電阻相連。質(zhì)量為、電阻也為、長(zhǎng)度為的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置，整個(gè)裝置置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）中。導(dǎo)體棒的中點(diǎn)系一不可伸長(zhǎng)的輕繩（與桌面平行），輕繩繞過固定在桌邊的光滑輕小滑輪后，與一個(gè)質(zhì)量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)?，F(xiàn)由靜止釋放物塊，用h表示物塊下落的高度（物塊始終未觸地），重力加速度大小為，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)其他電阻，則下列說法正確的是（）

A．電阻中的電流方向由到B．物塊下落的最大加速度為C．物塊下落的最大速度為D．通過電阻的電荷量為【答案】BC【詳解】A．根據(jù)右手定則可知，回路中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤；B．對(duì)導(dǎo)體棒，根據(jù)牛頓第二定律有其中對(duì)物塊，根據(jù)牛頓第二定律有可得則物塊下落的最大加速度故B正確；C．當(dāng)時(shí)，物塊下落的速度最大，則有解得最大速度為故C正確；D．根據(jù)公式、和可得，通過電阻的電荷量為故D錯(cuò)誤。故選BC。4．如圖所示，電阻不計(jì)且間距L=1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面成53°角，上端接一阻值R=2Ω的電阻，過虛線的豎直面的左側(cè)方有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)將質(zhì)量m=0.2kg、電阻r=1Ω的金屬桿ab從斜面上由靜止釋放，釋放位置與虛線之間的距離為x=1m。金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌一直垂直，且保持良好接觸，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，g取10m/s2，sin53°=0.8。則（）

A．金屬桿ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能守恒B．金屬桿ab剛進(jìn)入有界磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為4m/sC．金屬桿ab剛進(jìn)入有界磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小為3.2m/s2D．金屬桿ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度的大小為【答案】BD【詳解】A．金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，金屬棒切割磁感線，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬棒一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為回路的焦耳熱，可知金屬桿ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；B．金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)之前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)金屬棒分析有根據(jù)速度與位移的關(guān)系有解得故B正確；C．金屬桿ab剛進(jìn)入有界磁場(chǎng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流為對(duì)金屬棒分析有解得故C錯(cuò)誤；D．結(jié)合上述，對(duì)金屬棒分析可知，金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后先向下做加速運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，感應(yīng)電流增大，安培力增大，則加速度減小，當(dāng)加速度為0時(shí)，速度達(dá)到最大，之后向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有其中感應(yīng)電流為解得故D正確。故選BD?？键c(diǎn)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題知識(shí)點(diǎn)1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn)2求解焦耳熱Q的三種方法知識(shí)點(diǎn)3能量轉(zhuǎn)化問題的分析步驟考向1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的線框類問題1．如圖甲所示，是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，金屬線框的質(zhì)量為，電阻為。在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，和是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，并與線框的邊平行，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面向里?，F(xiàn)使金屬線框從上方某一高度處由靜止開始下落，如圖乙是金屬線框由開始下落到剛好運(yùn)動(dòng)到勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界的圖像，圖中數(shù)據(jù)均為已知量。重力加速度為，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是（）

A．金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿方向B．磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為C．金屬線框在的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為D．和之間的距離為【答案】BC【詳解】A．金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)楞次定律判斷可知，感應(yīng)電流方向沿方向，故A錯(cuò)誤；B．在金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，金屬框所受安培力等于重力，則有又；聯(lián)立解得故B正確；C．金屬框在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中金屬框產(chǎn)生的熱為，重力對(duì)其做正功，安培力對(duì)其做負(fù)功，由能量守恒定律得金屬框在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)過程中金屬框不產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以金屬線框在的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為，故C正確；D．由圖像可知，金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，所以金屬框的邊長(zhǎng)為，和之間的距離要大于金屬框的邊長(zhǎng)，則和之間的距離大于，故D錯(cuò)誤。故選BC。2．我國(guó)自主研發(fā)的世界首臺(tái)高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車在四川成都下線，超導(dǎo)磁懸浮列車可以簡(jiǎn)化為如圖所示模型：在水平面上相距l(xiāng)的兩根固定平行直導(dǎo)軌間，有大小為B、寬度是l的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，相鄰磁場(chǎng)區(qū)域的磁場(chǎng)方向相反。整個(gè)磁場(chǎng)以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，跨在兩導(dǎo)軌間的邊長(zhǎng)為l的正方形單匝線圈abcd懸浮在導(dǎo)軌上方，在磁場(chǎng)力作用下向右運(yùn)動(dòng)，并逐漸達(dá)到最大速度。當(dāng)超導(dǎo)磁懸浮列車制動(dòng)時(shí)，所有磁場(chǎng)立即停止，線圈繼續(xù)運(yùn)動(dòng)了距離x停下來。設(shè)線圈的總電阻為R，總質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)中所受到的阻力大小恒為f。則（）A．線圈在圖示位置的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針B．線圈最大速度C．制動(dòng)過程線圈產(chǎn)生的焦耳熱為D．從開始制動(dòng)到停下來所用的時(shí)間為【答案】CD【詳解】A．磁場(chǎng)向右運(yùn)動(dòng)，則線圈相對(duì)于磁場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則可知，線圈在圖示位置的電流方向?yàn)閍bcda方向，故A錯(cuò)誤；B．線圈達(dá)到最大速度時(shí)，線圈ad邊和bc邊各以相對(duì)磁場(chǎng)的速度切割磁感線運(yùn)動(dòng)，回路中電流為由于左右兩邊ad和bc均受到安培力，則合安培力為最大速度時(shí)，有聯(lián)立解得故B錯(cuò)誤；C．剎車過程中克服安培力做功等于線圈產(chǎn)生的焦耳熱，對(duì)線圈由動(dòng)能定理，有解得Q=故C正確；D．減速過程由動(dòng)量定理有又有，聯(lián)立可得故D正確。故選CD?？枷?電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的單棒類問題3．如圖所示，間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)給金屬棒一沿導(dǎo)軌向右、大小為F的恒力，讓金屬棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)，金屬棒經(jīng)過前進(jìn)了s，然后以的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，下列說法正確的是（）

A．0～金屬棒的速度隨時(shí)間均勻增大B．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為C．0～流過電阻的平均電流為D．0～電阻R上的平均電功率為【答案】BC【詳解】A．隨著速度增大，安培力增大，合外力逐漸減小，金屬棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)；解得故B正確；C．0～內(nèi)；；解得故C正確；D．根據(jù)能量守恒定律，電阻上產(chǎn)生的熱量則定值電阻上產(chǎn)生的熱量為平均電功率故D錯(cuò)誤。故選BC。4．如圖所示，間距為L(zhǎng)、傾角為的平行光滑金屬導(dǎo)軌、固定放置，導(dǎo)軌兩端各連接一個(gè)阻值為的定值電阻，兩寬度均為a的Ⅰ、Ⅱ區(qū)域內(nèi)存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上、大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，Ⅰ區(qū)域的下邊界與Ⅱ區(qū)域的上邊界間的距離也為a。質(zhì)量為m的金屬棒自Ⅰ區(qū)域上方某處由靜止釋放后，能以相同的速度先后進(jìn)入兩磁場(chǎng)。已知金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，金屬棒連入電路部分的電阻也為R，重力加速度為，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，則金屬棒（）

A．進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ后可能先做加速運(yùn)動(dòng)B．自磁場(chǎng)Ⅰ下邊界運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)Ⅱ上邊界的時(shí)間小于在磁場(chǎng)Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間C．先后穿過兩磁場(chǎng)的過程中，通過金屬棒的總電荷量為D．先后穿過兩磁場(chǎng)的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的總熱量為【答案】BCD【詳解】A．由題意可知，金屬棒在兩磁場(chǎng)間的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域中一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，若進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ后先做加速運(yùn)動(dòng)，則金屬棒自進(jìn)入磁場(chǎng)開始到達(dá)磁場(chǎng)Ⅱ前的運(yùn)動(dòng)過程中不可能有減速的過程，而金屬棒先后進(jìn)入兩磁場(chǎng)時(shí)的速度相同，故金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ后一定做減速運(yùn)動(dòng)或先減速后勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．由題意可知，金屬棒在兩磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ后，其加速度的大小有減小的過程，而在兩磁場(chǎng)間的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)的初速度與離開無(wú)磁場(chǎng)區(qū)的末速度相等，故在磁場(chǎng)Ⅰ中運(yùn)動(dòng)時(shí)的平均速度小于在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)的平均速度，故在磁場(chǎng)Ⅱ中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，故B正確；C．通過金屬棒的總電荷量為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為電流為可知通過金屬棒的總電荷量故C正確；D．金屬棒從剛進(jìn)入Ⅰ區(qū)到剛進(jìn)入Ⅱ區(qū)的過程中，由功能關(guān)系可知解得即在Ⅰ區(qū)中產(chǎn)生的總熱量為，而通過磁場(chǎng)Ⅱ與通過磁場(chǎng)Ⅰ產(chǎn)生的熱量相同，故金屬棒穿過兩磁場(chǎng)的過程中，回路中產(chǎn)生的總熱量為，由；而故金屬棒中產(chǎn)生的熱量為整個(gè)回路的，即金屬棒中產(chǎn)生的總熱量為故D正確。故選BCD。1．（2023年北京卷高考真題）如圖所示，光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框，以某一初速度進(jìn)入豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)并最終完全穿出。線框的邊長(zhǎng)小于磁場(chǎng)寬度。下列說法正確的是（

）

A．線框進(jìn)磁場(chǎng)的過程中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B．線框出磁場(chǎng)的過程中做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．線框在進(jìn)和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱相等D．線框在進(jìn)和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等【答案】D【詳解】A．線框進(jìn)磁場(chǎng)的過程中由楞次定律知電流方向