重難點18電磁感應的綜合分析

命題趨勢J

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)電磁感應規律在生活、生產、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。

EtSSSSS

I重難詮釋

【情境解讀】

磁通量發生變化

方向:以次定福K＞方向:右’手萩T微元法

T右手螺旋定則一

判

由給定的電磁感應根據斜率、截距、面——?左手定則——斷

過程畫出相應的物積、正負、拐點等判方

函

向

理量的函數圖像數斷可能性

表

達

由給定的有關圖像式

L-分析電磁感應過程,找出圖像的斜率、

確定相關的物理量截距、面積、正負等計

—閉合電路歐姆定律算

表示的物理意義大

「動能、動量定理一小

T動量、能量守恒定律

【高分技巧】

內容重要的規律、公式和二級結論

1.電磁感應現(1)磁通量：蟲=BS,它是標量，但有正負。

象、磁通量(2)感應電流的產生條件是：①閉合回路②磁通量發生變化。

(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：E=n—,其中〃為線圈匝數。

2.法拉第電磁感

應定律、楞次定(7)感生電動勢：E=〃任；動生電動勢：E=Blv；轉動切割

律、右手定則

產生的電動勢：E=-BP(oa

2

nA6

(8)感應電荷量：q=——o

R總

(9)渦流、電磁阻尼、電磁驅動。

【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

[楞次定律修也!穿過回路的磁通量變化]

|右手定則修駕!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

nN①

E=------

2

fXXx\

XXX回路（不一定閉合）XBS

(\XXX/E=n-----

nB\S

E=-------

2

XX一段直導線（或等效直

E=Blv

導線）

XXXX

XX7XX繞一端轉動的一段導體E=-BP(o

2

XXXX

J3棒

XXXX

一B

Q_____1____山繞與5垂直的軸轉動的

從圖示時刻計時e=NBS（ocoscat

-----1----

dc導線框

1.（多選）（2023廣州三模）圖甲為某款“自發電”無線門鈴按鈕，其“發電”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（）

甲

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，則兩過程螺線管產生大小相等的感應電動勢

2.（多選）（2023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?，F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f的變化如圖（b）所示。則（）

,強磁體

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，燈泡穩定發光

B.當海水水平勻速流動時，燈泡穩定發光

C.海水上下振蕩幅度越大，燈泡發光越亮

D.海水上下振蕩速度越快，燈泡發光越亮

4.（多選）如圖所示，將半徑分別為廠和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5、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ND置于圓導軌上，0、/、。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〃，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4點的電勢

B.金屬棒產生的感應電動勢大小為3nBnr2

C.電容器的電荷量為3jiCBnr2

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-------

2

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

繞同一轉軸轉動，/和C之間有金屬輻條，輻條長度等于/和C的半徑之差.腳踏輪2和飛輪/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/上，b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。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“成正比

5

D.若。保持不變，飛輪，的半徑也不變，但金屬前輪C的半徑變為原來嗎，則仍兩端的電壓變

為原來的-

16

【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，半徑為人圓心在。點，過圓心放置一長度為2人電阻為R的輻

條，輻條與圓環接觸良好?，F將此裝置放置于磁感應強度為2、方向垂直紙面向里的有界勻強磁場中，

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

圓環中心和環的邊緣相接觸，&S處于閉合狀態，不計其他電阻，則下列判斷正確的是（）

A.通過凡的電流方向為自上而下

B.感應電動勢大小為2Br2co

C.理想電壓表的示數為1歷2。

6

D.理想電流表的示數為-----

3R

7.（多選）（2024山東濟寧統考一模）如圖所示，豎直固定的光滑圓弧形金屬導軌尸。半徑為r,。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

量為加的金屬小球，小球套在導軌尸0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一

6

C.通過電阻火的電荷量為巴二

12R

D.電阻R上產生的焦耳熱為mgi—-mv2

8.（2024河北邯鄲統考一模）如圖所示，紙面內的菱形金屬線框/2CD以速度為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3、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乙ZA=60°,ADLPQ,下列說法正確的是（）

X\M

X:

XI

X：

XI

X\N

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爭Evo

c.此過程中穿過線框的磁通量的最大值為嗎/

16

B-L2vi

D.線框穿過磁場的整個過程中回路的最大熱功率為-----

2R

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3=0.5T的扇形勻強磁場區域，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.金屬條進入磁場時，上電流的方向是

C.金屬條進入磁場時，上電流大小是2A

D.車輪轉動一周，LED燈產生的總焦耳熱為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乙、Z，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3=2T,質量加=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，現用一水平向右的恒力尸=0.32N作用于導體棒,

使棒從靜止開始運動，到達，處時速度v=4m/s,此時突然將拉力方向變為向左，則之后導體棒向右

運動的最大距離為（）

L|

?Lxhr

d

c[第WXr

~~2

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

V看電磁感應的發生過程分兒個

醫注變化過程I-?階段，這兒個階段是否和圖像

變化相對應

V看圖像的斜率大小、圖像的曲

[關注變定趨勢）一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函數關系法：根據題目所給的條件寫出物理量之間的函數關系，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大灣區二模）如圖甲所示，驅動線圈通過開關S與電源連接，發射線圈放在絕緣且內壁光滑的發

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

下列說法中正確的是（）

A,驅動線圈內部的磁場水平向左

B.發射線圈內部的感應磁場水平向左

C.r=0時發射線圈所受的安培力最大

D./=電時發射線圈中的感應電流最大

12.（2024遼寧模擬預測）如圖甲所示，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f的變化規律如圖乙所示（規定斜向下為正方向），導體棒ab垂直導軌放置，

除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導體棒在水平外力作用下始終處于靜止狀態。規定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?4時間內，能正確反

映電阻R的熱功率尸、流過導體棒。6的電流八導體棒防所受水平外力廠及安培力尸A隨時間f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,線圈的匝數為"，半徑為r,總電阻為七線圈平

面與勻強磁場垂直，且下面一半處在磁場中，f=0時磁感應強度的方向如圖甲所示，磁感應強度8隨

時間/的變化關系如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.在0?2而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0?2擊的時間間隔內線圈受到的安培力先向上后向下

C.在0?而的時間間隔內線圈中感應電流的大小為2tR

nitr3Bi

2toR

14.（2024云南師大附中高三?？迹┤鐖D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"的勻強磁場區域，三角形兩直角邊長度為2d,線框中產生隨時間變化的感應電流3下列

圖形正確的是（）

A

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

。的導電圓環內等分為四個直角扇形區域，I、n區域內存在垂直環面向里的勻強磁場，磁感應強度大小

為瓦長度為a、電阻為r的導體棒OP以角速度。繞O點逆時針勻速轉動，t=0時OP經過圖示位置。

。尸通過圓環和導線與導通電阻為7?的發光二極管（LED）相連，忽略其他電阻。

（1）求OP切割磁感線過程中，通過二極管的電流大小和方向；

2兀

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

CD

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=BM）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［畫等效電路現求感應電流上急

［“力”而分析卜［安培力F=B〃］——?］合夕卜力琮

JM:H:

「運動”的分析上［運動狀態］——?（加速度0］

卜能量”的分析H分析研究過程中能量轉化關系列碉

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：。=%克安（次克安為克服安培力做的功）。

（3）能量轉化：Q=AE（其他能的減少量）。

16.（多選）（2024山東煙臺統考一模）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?？臻g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

由靜止下落高度為人的過程中（）

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減少的機械能等于導體棒克服安培力做的功

.,,,,,,,Mg（機+82/C）

C.輕繩的拉力大小為~——

D.電容器增加的電荷量為CBdI-----f

M+m+B2cPC

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

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

垂直磁場的平面內以初速度處水平無旋轉拋出（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生的熱量為mgL

C.僅改變〃，金屬框仍能勻速通過磁場

D.僅改變為，金屬框仍能勻速通過磁場

18.如圖甲所示，傾角a=30。、寬度￡=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，金屬桿兒W的電阻廠=0.25。，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z.和時間/的關系如圖乙所示，

己知f=3.2s之后電流漸近于某個恒定的數值，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/s2)o求：

MA

1.02.03.04.0t/s