电磁感应（法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用、电磁感应中的电路和图像问题、三大力学观点在电磁感应中的应用）（原卷版）

重难点13电磁感应

（法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用、电磁感应中的电路和图

像问题、三大力学观点在电磁感应中的应用）

命题趋势◎

考点分析三年考情分析2025命题热点

法拉第电磁感应定2024：北京卷、江苏卷、广东卷、甘肃卷

律和楞次定律的应2023：海南卷、湖北卷、江苏卷

用2022：河北卷、广东卷、山东卷

2024：北京卷、全国甲卷1、法拉第电磁感应定律

电磁感应中的电路

2023：全国甲卷、辽宁卷和楞次定律的应用

和图像问题

2022：河北卷、全国乙卷、全国甲卷_________2、电磁感应定律的综合

2024：广西卷、江西卷、湖南卷、黑吉辽卷、应用

三大力学观点在电山东卷、河北卷、湖北卷

磁感应中的应用2023：广东卷、山东卷、辽宁卷

2022：湖北卷、湖南卷

【课标要求】

1.熟练应用楞次定律与法拉第电磁感应定律解决问题。

2.会分析电磁感应中的图像问题。

3.会分析电磁感应中得动力学问题。

【考查方向】

本专题知识不仅是高考必考点，而且考查呈现多样性，不仅有在选择题中，对基本内容，

如楞次定律、法拉第电磁感应定律、安培定则等知识的考查，还有在选择题和计算题中对感应

电动势问题中的图像问题，与闭合电路欧姆定律相结合的电路问题，与动力学、功能关系相结

合问题等，进行综合考察；常考的模型有杆一轨模型、线框模型等。

【备考建议】

复习中要注意：熟练掌握感应电流的产生条件、感应电流方向的判断、感应电动势的计算;

掌握电磁感应知识与电路相结合的问题、与力和运动相结合的问题、与动量守恒及能量守恒相

结合的问题等的分析求解方法。对一些典型模型如杆一轨类问题、线框穿越有界磁场的问题、

电磁感应图像的问题等要分析理解透彻，弄清它们的动力学特点和功能关系。

--------------------------h

重难诠释

【情境解读】

电磁感应基本概念与规律考查情境

感应电流产生条件及方向判断：常以线圈在磁场中运动、磁铁在线圈中进出等情境，考查

考生对产生感应电流条件的理解，以及运用楞次定律判断感应电流方向的能力。

法拉第电磁感应定律应用：通过改变磁通量的方式，如磁场强度变化、线圈面积变化、线

圈与磁场夹角变化等，结合法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小。

电磁感应与电路、图像综合考查情境

电磁感应电路分析：给出导体棒在磁场中切割磁感线或线圈在磁场中运动的情境，要求考

生分析等效电路，确定电源部分、内阻，运用闭合电路欧姆定律计算电流、电压等物理量。

电磁感应图像问题：以导体棒在导轨上的运动、线框通过有界磁场等为背景，给出速度图

像、电流图像、安培力图像等，要求考生根据电磁感应规律分析物理过程，判断图像的正误或

根据图像信息求解相关物理量。

电磁感应与动力学综合考查情境

导体棒在磁场中运动分析：常见情境是导体棒在光滑或粗糙导轨上，在磁场中受安培力和

其他外力作用而运动，需要考生运用牛顿第二定律、共点力平衡条件等力学规律分析导体棒的

加速度、速度、位移等物理量。

线框在磁场中运动问题：线框在磁场中可能会受到安培力、重力、弹力等多种力的作用，

其运动情况较为复杂，如线框在磁场中自由下落、在磁场中摆动等，需要考生综合运用电磁感

应和动力学知识进行分析。

电磁感应与能量、动量综合考查情境

电磁感应中的能量转化与守恒：以导体棒在磁场中运动或线框通过有界磁场等情境，分析

能量的转化过程，如机械能转化为电能、电能转化为内能等，运用能量守恒定律求解焦耳热、

机械能的变化等物理量。

电磁感应与动量定理、动量守恒定律结合：当导体棒在磁场中受到安培力作用时，安培力

的冲量会使导体棒的动量发生变化，可结合动量定理求解运动时间、位移等物理量。

【高分技巧】

、电磁感应中电路知识的关系图

电磁感应闭合电路

电磁感应中图像问题的解题思路：

(1)明确图像的种类，即是3—1图还是。一/图，或者E—/图、/—/图等；对切割磁感线产生

感应电动势和感应电流的情况，还常涉及E-x图像和i-x图像；

(2)分析电磁感应的具体过程；

(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；

(4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系

式；

(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；

(6)画图像或判断图像.

三、电磁感应中的动力学问题

1.导体的两种运动状态

(1)平衡状态——加速度为0——静止状态或匀速直线运动状态.(根据平衡条件列式分析)

（2）非平衡状态——加速度不为零.（根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析）

2.导体常见运动情况的动态分析

V右耳合=。匀速直线运动

v增大,若。恒定，拉力R增大

E=Blv

v增大,F安增大,R合减小，a减小，做加

〃、U同向

速度减小的加速运动，减小到a=0,匀速

E若P合并

J~R+r直线运动

J

JF合=ma

F=BIlv减小，R安减小，a减小，当。=0,静止

&a、v反向

J或匀速直线运动

R合

四、电磁感应中的能量问题

1.电磁感应中的能量转化

其他形式克服安培力做物而能电流做功焦耳热或其他

的能量"形式的能量

2.求解焦耳热Q的三种方法

（1）焦耳定律：Q=FRt,电流、电阻都不变时适用

（2）功能关系：Q=W克服安培力，任意情况都适用

（3）能量转化：Q=NE其他能的减少量，任意情况都适用

三、电磁感应中的动量问题

1.动量观点在电磁感应现象中的应用

⑴对于两导体棒在平直的光滑导轨上运动的情况，如果两棒所受的外力之和为零，则考虑应

用动量守恒定律处理问题；

（2）由87心加=加会丫、4=7公/可知，当题目中涉及电荷量或平均电流时，可应用动量定理来解

决问题.

2.安培力对时间的平均值的两种处理方法

力对时间的平均值和力对位移的平均值通常不等。力对时间的平均值可以通过作广/图象，求

出曲线与/轴围成的面积（即总冲量），再除以总时间，其大小就是力对时间的平均值月。

(1)角度一安培力对时间的平均值求电荷量

安培力的冲量公式是F\t=BILAt=BLq=BL学，这是安培力在电磁感应中的一个重要推论。感

应电流通过直导线时，直导线在磁场中受到安培力的作用，当导线与磁场垂直时，安培力的大

小为F=BIL。在时间A/内安培力的冲量产4=&L4

根据电流的定义式7=幺，式中q是时间t内通过导体截面的电量

t

欧姆定律7=互，R是回路中的总电阻

R

电磁感应中后=缎可以得到安培力的冲量公式，此公式的特殊性决定了它在解题过程中的特殊

At

应用。

(2)角度二安培力对时间的平均值求位移

安培力的冲量公式是祈〃=加丫0①

闭合电路欧姆定律7=—'②

R+r

平均感应电动势：豆=3屈③

位移：X=Vt(4)

联立①②③④

这是安培力在电磁感应中的又一个重要推论。

限时提升练

一、单选题

1.(2024.广西.模拟预测)如图，学校兴趣小组利用厚度为d、电阻率为P的硅钢片制成一个内

径为人高度为人的圆筒，d«ro已知圆筒所在处有沿轴线竖直向上方向的磁场，磁感应强

度随时间变化的规律为3(左为常数)。下列说法正确的是()

B

A.硅钢片中感应电流的方向为从上往下看逆时针方向

B.硅钢片中感应电动势大小随时间成正比变化

C.硅钢片中感应电流大小为？

D.硅钢片的发热功率为誓也

2.（2025•陕西宝鸡・一模）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒从

距地面高为人处，以水平初速度/抛出。设运动的整个过程中棒的取向不变，且不计空气阻力，

则落地时金属棒人6两端产生的感应电动势和电势高低，判断正确的是（）

A.E=BLv0,（pa＞（pbB.E=BL^+2gh,（Pa＞（Ph

C.E=BLv。,（pa＜（pbD.E=BLM+2gh,（Pa＜（Ph

3.（2024.浙江台州.一模）如图是我国研制的超导型核磁共振仪（MRI）。在圆筒状机器内部，

通电的超导型线圈能在受检者周围制造高强度磁场环境，借由高频无线电波的脉冲撞击身体细

胞中的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核会将吸收的

能量释放出来，按特定频率发出射频电信号，被电脑收录并加以分析，继而转换成2D影像。

下列说法正确的是（）

A.超导线圈的电流产生高强度磁场是电磁感应现象

B.无线电波是电磁波，传播需要介质，不能在真空中传播

C.无线电波脉冲激发身体的氢原子核应用了电流的磁效应

D.检查过程中会产生高强度磁场，所以受检者不能携带铁磁性金属佩件

4.（2024.北京西城.二模）如图所示，软铁环上绕有M、N两个线圈，线圈M与直流电源、电

阻和开关Si相连，线圈N与电流表和开关S2相连。下列说法正确的是（）

A.保持Si闭合，软铁环中的磁场为逆时针方向

B.保持Si闭合，在开关S2闭合的瞬间，通过电流表的电流由bfa

C.保持S2闭合，在开关Si闭合的瞬间，通过电流表的电流由人一。

D.保持S2闭合，在开关Si断开的瞬间，电流表所在回路不会产生电流

5.（2024.四川成都.模拟预测）如图甲所示，金属圆环和金属线框相互靠近且固定在水平面上,

金属棒A3放在金属线框上，圆环。、6端接如图乙所示的正弦交变电流，金属棒4?始终保持

A.。~%内，金属棒中的感应电流方向为BfA

B.内，金属棒受到水平向左的静摩擦力

C.「3时刻，金属棒受到的安培力最大

D.内，金属棒中的感应电流先减小后增大

6.（2024.浙江•一模）“福建舰”是我国第一艘采用电磁弹射装置的航空母舰。如图是某实验小

组做的弹射模拟装置，首先将单刀双掷开关打到。，用电动势为E的电源给电容为C的电容器

充电。电容器充满电后开关打到。，驱动线圈通电产生磁场，同时发射线圈从绝缘且内壁光滑

的发射管道内弹射出去。下列说法正确的是（）

A.发射线圈中感应电流产生的磁场水平向右

B.开关打到6的瞬间，发射线圈中的感应电动势最大

C.开关打到》的瞬间，驱动线圈的自感电动势最小

D.开关打到6的瞬间，发射线圈的安培力最大

二、多选题

7.（2024.全国.模拟预测）如图所示的甲、乙电路中，Z、丸为两盏完全相同的灯泡，小L2

是自感系数很大、直流电阻值大于灯泡阻值的自感线圈，E为电源，S1、S2为开关，在演示自

A.闭合开关a时，通过A电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定

B.闭合开关邑时，通过A2电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定

c.断开开关a时，通过A】电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变

D.断开开关s时，通过A?电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变

8.（2025•全国•模拟预测）某学习小组研究线框通过磁场时产生的阻尼与线框形状等因素的关

系。光滑绝缘水平面上宽度为L的区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为3,一周长

为4L的线框仍加，质量为机。①如图所示，线框为正方形时，初速度为%,左边平行磁场边

界进入磁场，线框离开磁场时的速度是进入磁场时的一半。②线框为矩形，初速度不变，左、

右边长为3乙。下列说法正确的是（）

XX

a,--------XBX

口一XX

d----------CXX

XX

3

A.①情况下线框进入磁场过程安培力的冲量大小为亍叫.

B.①情况下线框穿出磁场过程产生的电热为卷加诏

C.②情况下线框穿出磁场的速度大小为《%

D.②情况下整个过程线框产生的电热为。腼；

9.（2024.河北.模拟预测）如图所示，两根平行金属导轨和PQ放在水平面上，导轨左端

向上弯曲且光滑，导轨间距为L电阻不计。水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距

一段距离而不重叠，磁场I左边界在水平段导轨的最左端，磁感应强度大小为3,方向竖直向

上；磁场H的磁感应强度大小为5,方向竖直向下。两磁场沿导轨长度均为必质量均为加、接

入电路中电阻均为R的金属棒仍和的■垂直导轨放置，金属棒寸■置于磁场H的右边界处（边界

处存在磁场）。现将金属棒仍从弯曲导轨上某一高度为九处由静止释放，使其沿导轨运动。金

属棒时在离开磁场I前已经匀速。设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。重力

加速度为g,下列说法正确的是（）

A.金属棒a。下滑刚进入磁场I时，十1中的电流方向为7fe

B.金属棒仍下滑刚进入磁场I瞬间，动■中的电流大小/=丝且&

2R

C.金属棒仍在磁场I内运动的过程中，回路中产生的焦耳热。=等

D.若金属棒仍以速度M进入磁场I,经过时间％从磁场I穿出，则在这段时间内通过学'

横截面的电荷量q=叫尸）

2H

10.（2024.河北.模拟预测）如图所示的装置水平置于竖直向下、磁感应强度大小为5的匀强磁

场中，电源电动势为E、内阻为凡两副平行且光滑的导轨间距分别为d与2d。材质均匀的导

体棒灰。的长度均为2d、电阻均为R、质量均为见垂直置于导轨上，导轨足够长且不计电

阻。从闭合开关到两导体棒达到稳定状态的全过程中，下列说法正确的是（）

A.稳定前0、c棒均做加速度减小的加速运动

B.稳定前。、c棒的加速度大小始终相同

C.稳定时导体棒6的速度大小为言

jBa

D.导体棒6中产生的焦耳热为三吟

50na

11.（2024.云南.模拟预测）直流电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到安培力的作用而运

动.如图所示为使用直流电动机提升重物的示意图，间距为L的平行导轨固定在水平面内，导

轨左端接有电动势为E、内阻为厂的直流电源，导轨电阻不计；质量为外、长为L的导体棒必

垂直导轨放置，导体棒M电阻不计，其中心通过绝缘细线绕过固定光滑定滑轮后与静止在地

面上的质量为机的重物相连，此时细线恰好伸直且无拉力，导体棒M与滑轮间的细线水平.整

个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为3的匀强磁场中.已知导体棒质距离导轨左端

足够远，重物上升过程中不会碰到定滑轮，重力加速度为g,不计一切摩擦.闭合开关S后，

下列说法正确的是（）

m

BELm2

A.闭合开关S瞬间，重物的加速度大小为篇百万一诉

B.导体棒最终的速度大小为5-黑

DLDL

R[F

C.要使导体棒匀速运动时直流电源的输出功率最大，则重物的质量应为曹

D.重物从静止出发到刚好做匀速运动的过程中，安培力对导体棒所做的功等于系统增加

的机械能与回路产生的焦耳热之和

12.（2024.贵州黔东南.三模）如图甲所示，足够长的两平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，

导轨间距/=lm,空间中有垂直导轨平面向里的均匀分布的磁场（图中未画出），导轨的左端接

阻值R=1.5Q的电阻，一长/=lm,阻值r=0.5。，质量"?=lkg的导体棒垂直放置在距导轨左侧

xo=2m处。从/=0时刻开始，导体棒在外力R作用下向右做初速度为零的匀加速直线运动，

图像如图丙所示，同时导轨间的磁场按如图乙所示规律变化，导体棒始终垂直金属轨道并与金

属轨道接触良好。则（）

A.0~0.5s内F的大小恒定

33

B.0~0.5s内R的冲量大小为T7N.S

C./=0.75s时回路中的感应电流方向俯视为顺时针方向

D.0~ls内通过定值电阻R的电荷量为0.5C

13.（2024.山东.模拟预测）如图所示，倾角为6、间距为d的光滑导轨的上端连接一自感系数

为L的线圈，空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为3的匀强磁场，现将一根质量

为机的导体棒从导轨上某处由静止释放，由于电路中的总电阻极小，此后导体棒在导轨上做

简谐运动，导体棒的最大速度等于圆频率与振幅的乘积，即%=。&,重力加速度大小为g,下

列说法正确的是（)

A.导体棒做简谐运动的振幅为嚅?

IDa

B.回路中的最大电流为聋警

Ba

C.导体棒的最大动能为江上曾

2Ba

D.导体棒做简谐运动的周期为坐工

Bd

三、解答题

14.（2024.陕西宝鸡.模拟预测）如图，固定的足够长平行光滑双导轨由水平段和弧形段在。

处相切构成，导轨的间距为L区域CDER内存在方向竖直向下、磁感应强度为5的匀强磁场。

现将多根长度也为L的相同导体棒依次从弧形轨道上高为h的PQ处由静止释放（释放前棒均

未接触导轨），释放第〃,>1）根棒时，第”-1根棒刚好穿出磁场。已知每根棒的质量均为如

电阻均为R,重力加速度大小为g,在〃CD〃P。且与导轨垂直，导轨电阻不计，棒与导轨接

⑴第3根棒刚进入磁场时的加速度大小？

⑵第〃根棒刚进入磁场时，第1根棒的热功率？

15.（2024.海南僧州.模拟预测）如图所示，水平虚线&、L2之间是匀强磁场，磁场区竖直宽

度为力，磁场方向水平向里。竖直平面内有一等腰梯形导线框，底边水平，其上下边长之比为

5:1,高为2鼠现使线框A3边在磁场边界却的上方//高处由静止自由下落，当A3边刚进入磁

场时加速度恰好为0,在DC边刚要进入磁场前的一小段时间内，线框做匀速运动。重力加速

度为g。

----------------------------------Lf

xxxxxxxT

XXXXXXX/

一心2

⑴如果已知磁感应强度为3,导线框电阻为凡A3长为/,求线框的质量；

⑵求在DC边进入磁场前，线框做匀速运动时的速度大小与A3边刚进入磁场时的速度大小之

比；

⑶求DC边刚进入磁场时，线框加速度的大小。

16.(2024.陕西商洛•模拟预测)如图，水平面内固定有平行长直金属导轨a。、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。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。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3,MN质量为加，OP的角

速度为①，OP长度、MN长度和平行导轨间距均为L,MN和OP的电阻阻值均为厂，忽略