大题10 电磁感应综合问题 电磁感应综合应用是高考物理电磁学压轴题的标志性内容，近五年全国卷及新高考卷中占比约12%-20%。2025年高考对“电磁感应综合应用”的考查将延续“重基础整合、强过程分析、拓科技前沿”的命题导向，突出电磁学核心素养与复杂系统建模能力。备考需以“磁-电-力-能”转化链为核心，强化动态过程分析与跨学科工具应用，同时关注新能源与量子科技热点，做到“以变为纲，以恒破难”。建议关注：风力发电机组的电磁感应优化设计；电磁悬浮列车的感应供电系统分析；超导磁体中的持续电流与能量守恒关系。 题型1 电磁感应中的平衡及动力学问题 例1.如图甲所示，用粗细均匀的导线制成的一个单匝正方形金属框，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属框的质量为m，边长为L，金属框的总电阻为R，金属框的上半部分处在方向垂直框面向里的有界磁场中(磁场均匀分布)，下半部分在磁场外，磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，丝线能承受的最大拉力为F，从t＝0时刻起，测得经过t0＝5 s，丝线刚好被拉断，金属框由静止开始下落。金属框在下落过程中上边框离开磁场前已开始做匀速直线运动，金属框始终在竖直平面内且未旋转，重力加速度为g，不计空气阻力。求： (1)0～5 s内，金属框产生感应电流的方向以及磁感应强度B0的大小； (2)金属框的上边框离开磁场前做匀速直线运动的速度v的大小。 例2.(2022贵阳高三月考)如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨PP′、QQ′相距L倾斜放置，与水平面的夹角为θ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离为d，板间固定有一带电微粒，质量为m，接入电阻与定值电阻相等(阻值均为R)的金属棒ab，水平跨放在导轨上，金属棒ab的质量为M，下滑过程中与导轨接触良好，现将金属棒ab由静止释放，当金属棒的速度达到稳定时释放板间带电微粒，带电微粒恰好保持静止，不计金属导轨的电阻，重力加速度为g。 (1)求带电微粒带何种电荷及其比荷； (2)求金属棒ab下滑的稳定速度大小。 解决电磁感应中的动力学问题的“四个分析” 1. (2024茂名六校联合摸底)如图所示，光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距L＝0.5 m，左端连接R＝0.3 Ω的电阻，右端连接一对金属卡环，导轨间MN右侧(含MN)存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度的B－t图如图乙所示，质量为m＝1 kg、电阻r＝0.2 Ω的金属棒与质量也为m的物块通过光滑定滑轮由绳相连，绳始终处于绷紧状态，PQ、MN到右端卡环距离分别为17.5 m和15 m.t＝0时刻由PQ位置静止释放金属棒，棒与导轨始终接触良好，滑至导轨右端被卡环卡住不动，金属导轨、卡环的电阻均不计，取g＝10 m/s2.求： (1) 金属棒进入磁场时的速度． (2) 金属棒进入磁场时通过棒的感应电流． (3) 在0～8 s时间内电路中产生的焦耳热． 甲 乙 题型二 电磁感应中的能量问题 例3. (2024广州综合测试二)如图所示，水平面内固定有平行长直金属导轨ab、cd和金属圆环，金属杆MN垂直导轨静止放置，金属杆OP一端在圆环圆心O处，另一端与圆环接触良好．水平导轨区域、圆环区域有等大反向的匀强磁场．OP绕O点逆时针匀速转动；闭合K，待MN匀速运动后，使OP停止转动并保持静止．已知磁感应强度大小为B，MN质量为m，OP的角速度为ω，OP长度、MN长度和平行导轨间距均为L，MN和OP的电阻阻值均为r，忽略其余电阻和一切摩擦，求： (1) 闭合K瞬间MN所受安培力大小和方向． (2) MN匀速运动时的速度大小． (3) 从OP停止转动到MN停止运动的过程，MN产生的焦耳热． 例4.（2024江苏震泽中学模拟）如图所示的是水平平行光滑导轨M、N和P、Q，M、N的间距为L，P、Q的间距为2L。M、N上放有一导体棒ab，ab与导轨垂直，质量为 ... ...
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