重難點18電磁感應的綜合分析

『餐題趨密』

考點三年考情分析2025考向預測

(1)楞次定律與法拉第電磁感應定主要考查法拉第電磁感應定律、楞

律的應用；次定律和自感等知識的應用，主要

(2)電磁感應中的圖像問題；涉及電流、電壓、電功率、電熱和

3年2考

(3)電磁感應中的動力學與能量問電荷量的分析與計算，從命題形式

[(2024,T4),(2022,T10)]

題；看，既有單獨考查的選擇題,也有綜

(4)電磁感應規(guī)律在生活、生產(chǎn)、科合考查的計算題，且綜合命題的頻

技中的應用.率和分值更高，難度也較大。

重難詮釋

【情境解讀】

電磁感應比九詈

磁通量發(fā)生變化導體棒切割磁感線

方向:城次定閩V

方向：右手定則微元法

判

由給定的電磁感應根據(jù)斜率、截距、面斷

過程畫出相應的物積、正負、拐點等判方

函

向

理量的函數(shù)圖像數(shù)斷可能性

表

達

由給定的有關圖像式

分析電磁感應過程，找出圖像的斜率、—法拉第電磁感應定律—I

確定相關的物理量截距、面積、正負等計

算

表示的物理意義

大

小

J動量、能量守恒定律I—

【高分技巧】

內容重要的規(guī)律、公式和二級結論

1.電磁感應現(xiàn)(1)磁通量：?=BS,它是標量，但有正負。

象、磁通量⑵感應電流的產(chǎn)生條件是：①閉合回路②磁通量發(fā)生變化。

(3)楞次定律：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通

量的變化。

(4)阻礙方式：增反減同；來拒去留；增縮減擴。

(5)右手定則：判斷感應電流或感應電動勢的方向。

(6)法拉第電磁感應定律：3皤,其中"為線圈匝數(shù)。

2.法拉第電磁感

應定律、楞次定

(7)感生電動勢：E—1F個;動生電動勢：E-Blv；轉動切割

律、右手定則

產(chǎn)生的電動勢：E=/Fa)。

(8)感應電荷量:4一'片。

(9)渦流、電磁阻尼、電磁驅動。

<1

裾時提升練

【考向一：楞次定律與法拉第電磁感應定律的應用】

1.感應電流方向的判斷方法

［楞次定律牌4穿過回路的磁通量變化］

［右手定則臀也［導體在磁場中做切割磁感線運動)

2.感應電動勢大小的求法

情境圖研究對象表達式

三種形式

4x,E~At

XXX)

回路（不一定閉合）“A5S

E—n.

(xA

_nB\S

E~4

XXX一段直導線（或等效直

1fVE=Blv

XXX導線）

XXXX

繞一端轉動的一段導體

X。卓X/X^X

E=KBF(O

棒

XXXX

Q3

—>B

Q,__b_繞與5垂直的軸轉動的

從圖示時刻計時e=NBScocoscot

_____!____導線框

dJc

1.（多選）（2023廣州三模）圖甲為某款“自發(fā)電”無線門鈴按鈕，其“發(fā)電”原理如圖乙所示，按下門鈴

按鈕過程，磁鐵靠近螺線管；松開門鈴按鈕過程，磁鐵遠離螺線管回歸原位，下列說法中正確的有（）

磁鐵

一按下按鈕

n~\s

f松開按鈕

甲7.

A.按下按鈕過程，螺線管尸端電勢較高

B.若更快按下按鈕，則P、。兩端的電勢差更大

C.按住按鈕不動，螺線管中產(chǎn)生恒定的感應電動勢

D.若按下和松開按鈕的時間相同，則兩過程螺線管產(chǎn)生大小相等的感應電動勢

2.（多選X2023全國甲卷）一有機玻璃管豎直放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電

流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大

于上部相鄰兩匝間的距離。如圖（a）所示。現(xiàn)讓一個很小的強磁體在玻璃管內沿軸線從上端口由靜止下落,

電流傳感器測得線圈中電流/隨時間t的變化如圖（b）所示。則（）

弓雖磁體

電流傳感器

A.小磁體在玻璃管內下降速度越來越快

B.下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次

C.下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變

D.與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大

3.（2023廣東新高考模擬）浮桶式燈塔模型如圖甲所示，其由帶空腔的磁體和一個連著燈泡的線圈組成，磁

體在空腔產(chǎn)生的磁場如圖乙所示，磁體通過支柱固定在暗礁上，線圈隨波浪相對磁體沿豎直方向運動，

且始終處于磁場中，則浮桶線圈（）

浮桶截面

A.當海面平靜時，燈泡穩(wěn)定發(fā)光

B.當海水水平勻速流動時，燈泡穩(wěn)定發(fā)光

C.海水上下振蕩幅度越大，燈泡發(fā)光越亮

D.海水上下振蕩速度越快，燈泡發(fā)光越亮

4.（多選）如圖所示，將半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一絕緣水平面內，兩導軌之間接有阻值

為R的定值電阻和一個電容為C的電容器，整個裝置處于磁感應強度大小為3、方向豎直向下的勻強磁

場中。將一個長度為八阻值為R的金屬棒置于圓導軌上，。、A、。三點共線，在外力的作用下金

屬棒以。為轉軸逆時針勻速轉動，轉速為小元電荷大小為e,轉動過程中金屬棒與導軌接觸良好，導

軌電阻不計。下列說法正確的是（）

XX

T

A.D點的電勢高于A點的電勢

B.金屬棒產(chǎn)生的感應電動勢大小為3版》

C.電容器的電荷量為3兀戶

D.一質子在電容器中從S板附近運動到T板附近時，靜電力所做的功為囪笠

5.（多選）（2024廣東六校聯(lián)考）圖甲所示的一款健身車的主要構件如圖乙所示，金屬飛輪A和金屬前輪C可

繞同一轉軸轉動，A和C之間有金屬輻條，輻條長度等于A和C的半徑之差.腳踏輪B和飛輪A通過

鏈條傳動，帶動前輪C轉動.整個前輪C都處在方向垂直輪面向里的勻強磁場中.將電阻R的。端用

導線連接在飛輪A上，6端用導線連接前輪C邊緣.健身者腳蹬腳踏輪8使其以角速度。順時針轉動，

轉動過程不打滑，電路中其他電阻忽略不計,下列說法中正確的是（）

A.電阻a端的電勢高于6端的電勢

B.金屬前輪邊緣所組成的圓形閉合回路中的磁通量保持不變

C.電阻R的熱功率與小成正比

D.若。保持不變，飛輪A的半徑也不變，但金屬前輪C的半徑變?yōu)樵瓉淼木﹦t湖兩端的電壓變

為原來的

【考向二：電磁感應中的電路問題】

電磁感應中電路問題的解題流程

6.如圖所示，一不計電阻的導體圓環(huán)，半徑為八圓心在。點，過圓心放置一長度為2人電阻為R的輻

條，輻條與圓環(huán)接觸良好。現(xiàn)將此裝置放置于磁感應強度為8、方向垂直紙面向里的有界勻強磁場中，

磁場邊界恰與圓環(huán)直徑在同一直線上，現(xiàn)使輻條以角速度。繞。點逆時針轉動，右側電路通過電刷與

圓環(huán)中心和環(huán)的邊緣相接觸，Ri=；R,S處于閉合狀態(tài)，不計其他電阻，則下列判斷正確的是（）

A.通過Ri的電流方向為自上而下

B.感應電動勢大小為22戶o

C.理想電壓表的示數(shù)為點?產(chǎn)。

D.理想電流表的示數(shù)為箋坦

7.（多選）（2024山東濟寧統(tǒng)考一模）如圖所示，豎直固定的光滑圓弧形金屬導軌PQ半徑為廠，。為圓心，P、

。之間用導線連接阻值為R的電阻。粗細均勻的輕質金屬棒的一端通過錢鏈固定在。點，另一端連接質

量為機的金屬小球，小球套在導軌尸。上。初始時刻金屬棒處于水平位置，小球、金屬棒與導軌始終接

觸良好。過圓心。的水平線下方分布著磁感應強度大小為8、方向垂直紙面向里的勻強磁場。已知重力

加速度為g,金屬棒總電阻為2R,小球、導軌及導線電阻不計，不計一切摩擦阻力。現(xiàn)將小球由靜止釋

放，第一次運動到最低點時小球速度大小為v,在此過程中下列說法正確的是（）

A.小球運動到最低點時，金屬棒產(chǎn)生的感應電動勢為Brv

B.小球運動到最低點時，金屬棒兩端的電壓為駕

C.通過電阻R的電荷量為亶

D.電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mgr—^inv2

8.（2024河北邯鄲統(tǒng)考一模）如圖所示，紙面內的菱形金屬線框A8CQ以速度w平行于方向勻速通過一

有界的勻強磁場，磁場的邊界尸。、相互平行，磁感應強度大小為2、方向垂直紙面向里。已知線框

的電阻為R,線框的邊長和磁場寬度均為LZA=60°,ADLPQ,下列說法正確的是（）

xM

x

X

X

X

XN

A.A點離開磁場后線框內的感應電流沿順時針方向

B.線框內感應電動勢的最大值為當"o

C.此過程中穿過線框的磁通量的最大值為需2〃

D2T22

D.線框穿過磁場的整個過程中回路的最大熱功率為紀廿

Z/\

9.某同學設計了一種帶有閃爍燈的自行車車輪，以增強夜間騎車的安全性。如圖5所示為自行車后車輪,

已知金屬車輪半徑為r=0.6m,金屬輪軸半徑可以忽略，有絕緣輻條連接輪軸與車輪（輻條未畫出）。車

輪與輪軸之間對稱地接有4根相同的金屬條，每根金屬條中間都串接一個LED燈，LED燈可視為純電

阻，每個LED燈的阻值恒為R=0.45。，不計其他電阻。車輪旁的車架上固定有一特殊磁鐵，能在車輪

與輪軸之間形成一個方向垂直于紙面向外、磁感應強度大小2=0.5T的扇形勻強磁場區(qū)域，扇形對應的

圓心角6=30。。使自行車沿平直路面勻速前進，已知車輪轉動的角速度為。=20rad/s,不計車輪厚度，

忽略磁場的邊緣效應，取兀=3.0,則下列說法正確的是（）

圖5

A.車輪轉動一周過程中，LED燈亮的總時間為0.075s

B.金屬條ab進入磁場時，ab上電流的方向是—■萬

C.金屬條ab進入磁場時，ab上電流大小是2A

D.車輪轉動一周，LED燈產(chǎn)生的總焦耳熱為0.54J

10.如圖所示，水平面內固定足夠長的光滑平行金屬導軌心、L2,間距d=0.5m,左端接有電容C=0.02F

的電容器，整個空間存在著垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度B=2T,質量m=0.06kg的

導體棒垂直放置在導軌上,導體棒和導軌的電阻不計,現(xiàn)用一水平向右的恒力F=0.32N作用于導體棒,

使棒從靜止開始運動，到達4處時速度v=4m/s,此時突然將拉力方向變?yōu)橄蜃螅瑒t之后導體棒向右

運動的最大距離為（）

A.lmB.2mC.3mD.4m

【考向三：電磁感應中的圖像問題】

解答圖像問題應注意以下幾個方面

（1）把握三個關注

如某一過程的起點、終點、轉

關注特殊時刻

?折點的感應電動勢是否為零，

或特殊位置

電流方向是否改變

,看電磁感應的發(fā)生過程分幾個

［關注變化過程）-?階段，這兒個階段是否和圖像

變化相對應

看圖像的斜率大小、圖像的曲

［關注變化趨勢）?直是否和物理過程相對應，分

析大小和方向的變化趨勢

（2）掌握兩個常用方法

①排除法：定性分析電磁感應過程中某個物理量的變化趨勢、變化快慢，特別是分析物理

量的方向（正、負），排除錯誤的選項。這種方法能快速解決問題，但不一定對所有問題都

適用。

②函數(shù)關系法：根據(jù)題目所給的條件寫出物理量之間的函數(shù)關系，再對圖像作出判斷，這

種方法得到的結果準確、詳細，但不夠簡捷。

11.（2023大灣區(qū)二模）如圖甲所示，驅動線圈通過開關S與電源連接，發(fā)射線圈放在絕緣且內壁光滑的發(fā)

射導管內.閉合開關S后，在0?燈內驅動線圈的電流法隨時間f的變化如圖乙所示.在這段時間內，

下列說法中正確的是（）

O

乙

A.驅動線圈內部的磁場水平向左

B.發(fā)射線圈內部的感應磁場水平向左

C.t=0時發(fā)射線圈所受的安培力最大

D.r=擊時發(fā)射線圈中的感應電流最大

12.（2024遼寧模擬預測汝口圖甲所示，光滑導軌水平放置在與水平方向成60。角斜向下的勻強磁場中，勻強磁

場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示（規(guī)定斜向下為正方向），導體棒ab垂直導軌放置，

除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導體棒仍在水平外力作用下始終處于靜止狀態(tài)。規(guī)定a-b的方

向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，安培力的正方向，則在0?力時間內，能正確反

映電阻R的熱功率P、流過導體棒ab的電流入導體棒演所受水平外力尸及安培力心隨時間r變化

的圖像的是（）

13.如圖甲所示，一個圓形線圈用絕緣桿固定在天花板上，線圈的匝數(shù)為小半徑為r,總電阻為R,線圈平

面與勻強磁場垂直，且下面一半處在磁場中，t=0時磁感應強度的方向如圖甲所示，磁感應強度2隨

時間，的變化關系如圖乙所示。下列說法正確的是（）

甲乙

A.在0?2加的時間間隔內線圈內感應電流先沿順時針方向后沿逆時針方向

B.在。?2fo的時間間隔內線圈受到的安培力先向上后向下

C.在（W。的時間間隔內線圈中感應電流的大小為喘

時線圈受到的安培力的大小為第魯

D.

14.（2024云南師大附中高三校考）如圖所示，一個平行于紙面的等腰直角三角形導線框，水平向右勻速運動,

穿過寬度為1的勻強磁場區(qū)域，三角形兩直角邊長度為2d,線框中產(chǎn)生隨時間變化的感應電流i,下列

圖形正確的是（）

11.（2024廣東廣州二模）為了模擬竹蜻蜓玩具閃閃發(fā)光的效果，某同學設計了如圖11甲所示的電路。半徑為

a的導電圓環(huán)內等分為四個直角扇形區(qū)域，I、II區(qū)域內存在垂直環(huán)面向里的勻強磁場，磁感應強度大

小為B。長度為a、電阻為r的導體棒OP以角速度。繞。點逆時針勻速轉動，t=0時OP經(jīng)過圖示位

置。。尸通過圓環(huán)和導線與導通電阻為R的發(fā)光二極管（LED）相連，忽略其他電阻。

2萬

?->--

乙

（1）求。尸切割磁感線過程中，通過二極管的電流大小和方向;

⑵在圖乙中作出0?言時間內通過二極管的電流隨時間變化的圖像（規(guī)定從M到N為正方向，不用寫

分析和計算過程）。

【考向四：電磁感應中的動力學和能量問題】

1.電磁感應綜合問題的解題思路

用法拉第電磁感應定律（E=n等或

「'源”的分析卜E=B/『）確定電動勢的大小，用楞次

定律或右手定則判斷電動勢的方向

［“路”的分析卜［畫等效電路圖卜求感應電流上尋

［“力”向分析卜［安培力F=B〃）——■（合夕卜力Fq=ma］

「運動”的分析卜［運動狀態(tài)］——4加速度a

「能鼠”的分析H分析研究過程中能量轉化關系列方程］

2.求解焦耳熱。的三種方法

（1）焦耳定律：Q=pRt,適用于電流恒定的情況。

（2）功能關系：。=亞克安（W克安為克服安培力做的功）。

（3）能量轉化：0=AE（其他能的減少量）。

16.（多選）（2024山東煙臺統(tǒng)考一模）如圖所示，水平面內有兩根間距為d的光滑平行導軌，右端接有電容為C

的電容器。一質量為根的導體棒固定于導軌上某處，輕繩一端連接導體棒，另一端繞過定滑輪下掛一

質量為M的物塊。由靜止釋放導體棒，物塊下落從而牽引著導體棒向左運動。空間中存在垂直導軌平

面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為2,不計導體棒和導軌的電阻，忽略繩與定滑輪間的摩擦。若導

體棒運動過程中電容器未被擊穿，導體棒始終與導軌接觸良好并保持垂直，重力加速度為g,則在物塊

由靜止下落高度為h的過程中（）

A.物塊做加速度逐漸減小的加速運動

B.物塊與導體棒組成的系統(tǒng)減少的機械能等于導體棒克服安培力做的功

Mg(m+B2d2c)

輕繩的拉力大小為

C.M+m+B2d2C

D?電容器增加的電荷量為CB7M+潸*C

17.（2024湖南模擬預測）如圖所示，有一正方形勻質金屬框，其質量為相，邊長為L距離金屬框下底邊X

處有一垂直紙面向里的勻強磁場。磁場區(qū)域上下邊界水平，高度為L左右寬度足夠大。把該金屬框在

垂直磁場的平面內以初速度W水平無旋轉拋出（金屬框下端保持水平），設置合適的磁感應強度大小8,

使其勻速通過磁場，不計空氣阻力，重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A.通過磁場的過程中，金屬框中電流的大小和方向保持不變

B.金屬框在通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量為mgL

C.僅改變H,金屬框仍能勻速通過磁場

D.僅改變vo，金屬框仍能勻速通過磁場

18.如圖甲所示，傾角a=30。、寬度L=0.5m、電阻不計的光滑金屬軌道足夠長，在軌道的上端連接阻值R

=1.0。的定值電阻，金屬桿的電阻r=0.25d質量機=0.2kg,整個裝置處于垂直軌道平面向下

的勻強磁場中。將金屬桿由靜止開始釋放，在計算機屏幕上同步顯示出電流，?和時間f的關系如圖乙所

示，已知f=3.2s之后電流漸近于某個恒定的數(shù)值，桿與軌道始終保持垂直，0?3.2s內金屬桿下滑的

距離s=2m(g=10m/s?)。求：

電流

傳感器R,

【：-計-算--機.)1N