2027届新高考物理热点精准复习电磁感应中的动力学和能量问题

2027届新高考物理热点精准复习电磁感应中的动力学和能量问题内容索引学习目标核心体系活动方案学习目标1．能求解电磁感应中平衡类、非平衡类力电综合题与动态分析类问题.2．能用能量观点分析电磁感应中功、能、热的相关问题．核心体系活动方案活动一分析电磁感应中的动力学问题导体的两种运动状态：(1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态．处理方法：根据平衡条件列式分析．(2)导体的非平衡状态——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．一、“单棒＋电阻”模型[2025无锡期末]如图所示，MN和PQ是两根相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．ab是一根与导轨垂直而始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定的质量和电阻．开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合．从S刚闭合开始，金属杆可能(

)A．做加速度不变的减速运动B．做加速度变大的减速运动C．做加速度变大的加速运动D．做加速度变小的加速运动1D【解析】

闭合开关时，金属杆在下滑过程中，受到重力和安培力作用，若重力与安培力大小相等，金属杆的合力为零，做匀速直线运动；闭合开关时，若安培力小于重力，则金属杆的合力向下，加速度向下，做加速运动，随着速度增大，金属杆产生的感应电动势增大，感应电流增大，金属杆受到的安培力增大，则合力减小，加速度减小，金属杆做加速度逐渐减小的加速运动；闭合开关时，若安培力大于重力，则金属杆的合力向上，加速度向上，做减速运动．随着速度减小，金属杆产生的感应电动势减小，感应电流减小，金属杆受到的安培力减小，则合力减小，加速度减小，则金属杆做加速度逐渐减小的减速运动，故A、B、C错误，D正确．分析电磁感应中动力学问题的一般思路抓住力学对象和电学对象间的桥梁——感应电流I、切割速度v，再用上面的“四步法”分析电磁感应中的动力学问题．二、“单棒＋电源”模型[2025苏北四市一模]如图所示，足够长水平导轨处于竖直向下的匀强磁场中，导体棒垂直于导轨静置．开关S闭合后，导体棒沿导轨无摩擦运动，不计导轨电阻，关于该棒的速度v、加速度a、通过的电流i及穿过回路中的磁通量Φ随时间t变化的图像，可能正确的是(

)2ABCDB[2026南京阶段练习]如图所示，一足够长光滑的倾斜金属轨道处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，轨道上端连接一电容器，不计轨道的电阻．现将与轨道垂直的导体棒由静止释放，其下滑过程中的速度和加速度随时间变化的图像可能正确的是(

)3ABCDC“单棒＋电容器”模型棒的初速度为零，拉力F恒定(棒和水平导轨电阻忽略不计，摩擦力不计)．如图所示，运动过程分析：棒做加速运动，持续对电容器充电，则存在充电电流，活动二分析电磁感应中的能量问题[2025苏州模拟预测]如图所示，在水平面上固定一光滑导线框，在水平外力作用下金属棒ab沿导线框以速度v向右做匀速运动．线框放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面．金属棒ab的质量为m、长度为L(与导线框等宽)、阻值为R，导线框左端电阻阻值为2R，其余电阻不计．(1)求金属棒两端电压大小Uab；(2)某时刻撤去外力，经过一段时间，金属棒速度变为0.5v，求这段时间内金属棒中产生的焦耳热Q；41.分析电磁感应中能量问题的一般思路．(1)分析回路，分清电源和外电路．(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．例如：①有摩擦力做功，必有内能(热)产生；②若只有电能与机械能参与转化，则机械能的减少量等于产生的电能；③外力克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；④有安培力做正功，必有电能转化为其他形式的能.(3)列有关能量的关系式分析求解．2.焦耳热的计算方法．(2)如果感应电路中电流变化，可用以下方法分析：①利用动能定理，求出克服安培力做的功，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即Q＝W安．②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少，即Q＝ΔE其他．必须做好三个分析：(1)受力分析：分阶段(进磁场前、进入过程、在磁场内、出磁场过程)分析线圈或导体棒的受力情况．(2)运动分析：分析线圈或导体棒在各阶段的运动情况，判断其运动性质．(3)功能关系分析：分析各阶段各种力的做功情况、能量转化情况．

[2025江苏卷]圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成．工作原理如图甲所示．内、外转子可绕中心轴OO′转动．外转子半径为r1，由四个相同的单匝线圈紧密围成，每个线圈的电阻均为R，直边的长度均为L，与轴线平行．内转子半径为r2，由四个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为B.外转子始终以角速度ω0匀速转动，某时刻线圈abcd的直边ab与cd处的磁场方向如图乙所示．1甲乙(1)若内转子固定，求ab边产生感应电动势的大小E；(2)若内转子固定，求外转子转动一周，线圈abcd产生的焦耳热Q；(3)若内转子不固定，外转子带动内转子匀速转动，此时线圈中感应电流为I，求线圈abcd中电流的周期T.【答案