2025年高考物理北京一模试题专项汇编：电磁感应（3大高频考点）含解析

专题08电磁感应

考点3:自感和涡流

,考点01楞次定律

一、单选题

1.（2025•北京东城•一模）超导材料温度低十临界温度及时，具有“零电阻效应"和"完全抗磁性”。”完全抗

磁性”即处于超导态的超导体内部的磁感应强度为零。实际上，处于超导态的超导体因材料的杂质、缺陷等

因素也具有一定的电阻值，只是电阻值非常小。通常采用“持续电流法”来测后超导体在超导状态下的阻值,

测量装置如图（a）所示。将超导体做成一个闭合圆环，放入圆柱形磁铁产生的磁场中（磁铁与超导环共釉）,

用液氮进行冷却，进入超导态。撤去磁铁，超导环中会有电流产生。“持续甩流法〃是根据一段时间内的电流

衰减情况计算超导体的电阻，通常情况下经过几十天的观测，仪器均未测量出超导环中电流佗明显衰减。

某次实验中，用如图（a）所示的霍尔元件（大小不计）测量超导环轴线上某处的磁感应强度B,测量数据

如图（b）所示，区域田中磁场变化是因为液氮挥发导致超导体没有浸没在液氮中。已知实验室环境中的磁

感应强度约为1.2X107T,且方向沿超导环轴线方向。下列说法正确的是（）

8/（10叮）

霍尔元件

A.区域（3中磁场是超导环中电流产生的磁场与磁铁磁场的矢量叠加的结果

B.区域团中的磁场迅速减小的原因是材料处于非超导态

C.区域图中超导环中电流在测量处产生的磁场的磁感应强度大小约1.5X1（F*T

1

D.撤磁铁时，，超导环中感应电流在测量处的磁场与磁铁在该处的磁场方向相反

【答案】C

【详解】A.区域团中磁场是磁铁磁场与环境磁场矢量叠加的结果，故A错误；

B.区域团中的磁场迅速减小的原因撤去磁铁后磁场迅速减小，导致超导环中出现感应磁场，所以逐渐减小，

并羊是材料处于非超导态，故B错误；

C.区域团中磁感应强度约为2.7X10YT,实验室环境中的磁感应强度约为1.2x104T，且沿着超导环轴线方向，

区域团中超导环中电流在测量处产生的磁场的磁感应强度大小约为2.7xKT*T-1.2X1（）7T=L5X10YT

故C正确；

D.根据楞次定律（增反减同）可知撤磁铁时，超导环中感应电流在测量处的磁场与磁铁在该处的磁场方向

相同，故D错误。

故选Co

2.（2025•北京石景山•一模）沂场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯,其天线类似一个压平的线

圈。设每匝线圈面积为S,共有〃匝。若磁场垂直纸面向里通过此线圈且均匀增加，磁感应强度随时间的变

化率为七则线圈中产生感应电弱势的大小和感应电流的方向分别为（）

A.成S,顺时针B.kS,顺时针

C.nkS,逆时针D.kS,逆时针

【答案】C

【详解】根据楞次定律可知线圈中的感应电流为逆时针，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为

「AB°y

E=n——3=nkS

Ar

故选Co

3.（2025•北京丰台•一模）如图1所示。一个可以自由转动的铝框放在U形磁铁的两个磁极间，铝框和磁

铁均静止，其截面图如图2所示。转动磁铁，下列说法正确的是（）

2

A.铝框与磁铁的转动方向相反，阻碍磁通量的变化

B.铝框与磁铁转动方向•致，转速比磁铁的转速小

C.磁铁从图2位置开始转动时，铝框截面abed感应电流的方向为m-a

D.磁铁停止转动后、如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动

【答案】B

【详解】AB.磁铁转动的过程中通过铝笼截面的磁通量增加，因此在铝笼内产生感应电流，根据楞次定律

可知铝笼受到安培力作用，导致铝笼转动，为阻碍磁通量增加，则导致铝笼与磁铁转动方向相同，但快慢

不相同，铝笼的转速一定比磁铁的转速小，故A错误B正确；

C.磁铁从图乙位置开始转动时，导致通过铝笼截面的磁通量增加，根据楞次定律可知感应电流方向为

ub—CTd—a,故C错误；

D.当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝笼转动的过程中仍然能产生感应电流，所以

铝笼会受到反方向安培力作用逐渐减速直到停止运动，故D错误。

故选Bo

考点02法拉第电磁感应定律的应用

一、单选题

1.（2025・北京西城•一模）如图所示，一根无限长的通电直导线固定在光滑水平面上，一质量为，〃的导体

圆环在该平面内运动，其初速度大小为见,方向与导线的夹角为30。。已知距离导线越远，磁场的磁感应强

度越小，则导体圆环（）

3

V（）

A.做速度逐渐减小的直线运动

B.距导线的距离先增大后减小

C.产生的电能最多为0.25〃?听

D.受到安培力的冲量最大为0.5〃?%

【答案】D

【详解】AB.一无限长通电直导线产生的磁场是非匀强磁场，最初导体圆环的运动方向与直导线成30。角，

可将初速度沿平行于直导线和垂直于直导线的方向分解，沿导线方向做匀速直线运动，由于电磁感应，导

体圆环中产生感应电流，安培力的方向与导体圆环垂直于导线的运动方向相反，最终沿平行直导线的方向

匀速运动，这个方向上速度减小，则导体圆环感应电流减小，则所受安培力减小，这个方向做加速度减小

的减速运动，根据运动的合成可知导体圆环做速度逐渐减小的曲线运动，距导线的距离一直增大，故AB错

误；

C.沿着导线方向的分速度H=%cos30°

由能量守恒定律得导体圆环产生的电能为埼说-;加片

解得/=0.125m%2

故C错误；

D.垂直导线方向的分速度匕=%疝30°

垂直导线方向，根据动量定理-/安=。-〃匕

联立可得导体圆环受到安培力的冲量最大为/安=0.5〃n，。

故D正确。

故选Do

2.（2025•北京门头沟•一模）如图所示，空间中有垂直纸面向里、磁感应强度为8的匀强磁场，MN和PQ

是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，导轨间距为心导轨足够长且电阻不计。质量为〃，的金属杆

4

必与导轨垂直且接触良好，金属杆"电阻为R,重力加速度为g。开始时，开关S断开，金属杆时由静止

自由下落，经过一段时间后再闭合开关S。当开关S闭合后，下列说法正确的是（）

A.。点电势高于〃点电势

B.导体棒做加速度增大的加速运动

C.安培力做正功，机械能转化为电能

D.当下落高度为驾华时闭合开关，则金属杆必会立刻做减速运动

BL

【答案】D

【详解】A.根据右手定则可知，。点电势低于〃点电势，选项A错误；

B.导体棒受向上的安培力和向下的重力，若安培力大于重力，则加速度向I：,则向下做减速运动，加速度

则做加速度减小的减速运动；若安培力等于重力，则金属棒做匀速运动；

若安培力小于重力，则加速度向下，则向下做加速运动，加速度为也=8-旦旦

mmR

则做加速度减小的加速运动，选项B错误；

C.安培力方向向上，则安培力做负功，机械能转化为电能，选项C错误；

D.当下落高度为吗多时闭合开关，此时安培力F交=BIL=&且廊=6mg>

则金属杆ab会立刻做减速运动，选项D正确。

故选Do

3.（2025•北京石景山•一模）如图所示，一充好电的平行板电容器放在光滑绝缘水平面上，两极板垂直于

水平面，相距为L,匀强磁场方向垂直水平面向下，磁感应强度大小为屏/=0时刻，将一长度为L的导体

棒仍垂直极板放在两极板之间的水平面上，从静止释放，〃时刻导体棒经过图中虚线位置时电流大小为i

（注0）,此时导体棒动量变化率为鼠运动中导体棒始终与极板接触良好，不计一切摩擦。下列说法正确

的是（）

5

XXXXsXXX

a

X<XX;XXX

左L右

X<XX!XXX

b

XXXXXXX

A.0~〃时间内，导体棒的动量变化量一定大于幼

B.0~〃时间内，导体棒的动量变化量一定小丁

C.〃的方向水平向左

D.A的大小为辽

【答案】A

【详解】CD.以水平向右为正方向，对导体棒有用LA/=Ap

△p的方向水平向右；所以k=|"|=8①

△t

k的方向水平向右，故CD错误；

AB.0〜〃时间内，电容器带电量逐渐减小，则流过导体棒的电流减小，平均电流大于〃时刻的电流，所以

该过程中导体棒的动量变化量一定大于左〃，故A正确，B错误。

故选Ao

二、解答题

4.（2025•北京丰台•一模）如图所示，导体棒时放置在光滑的导线框上，线框放在磁感应强度B=0.1T

的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒他的长度小0.4m,电阻r=0.1Q,以速度u=5m/s向

右匀速运动，电阻R=0.4。，线框电阻不计。求：

XXXXXXX

XXXXxvxX

-------►

XXXXXXX

XXXXXXX

b

⑴导体棒。〃两端的电压u:

（21导体棒ab所受安培力的大小F；

⑶导体棒向右运动1m的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。

【答案】（l）0」6V

(2)0.016N

6

（3）0.0128J

【详解】（1）回路中的感应电动势为E=8Lu=0.2V

R

根据闭合电路欧姆定律可知，导体棒时两端的电压U=G—E=°16V

R+r

F

（2）根据闭合电路欧姆定律可知/=-=0.4A

安培力大小为/nB/LnO.OWN

（3）导体棒向右运动1m的时间为，=±二0.2s

v

R的焦耳热为0=/2放=0.0128J

5.（2025•北京顺义•一模）如图2所示，MN、PQ为两根水平放置相距L=1.0m平行且光滑的金属导轨，

PM两点间接阻值R=2.0Q的定值电阻，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好。/=0时刻给导体

棒施加尸=2.0N水平向右的恒力，导体棒从静止开始运动，，=2.0s时导体棒的速度y=2.0m/s。已知匀强

磁场的磁感应强度B=1.0T,方向竖直向上，导体棒的质量〃?=U.2kg,小计导轨、导体棒的电阻，重力加

速度g取lOm/s?。则在导体棒向右运动的过程中，求：

（l）f=2.0s时导体棒切割磁感线产生的感应电动势的大小E；

（2）i=2.Os时导体棒的加速度大小〃，并在图2中定性画出导体棒运动过程的速度y随时间，变化的图像;

（3）0至2.0s时间内导体棒通过的位移大小X。

【答案】（1）2V

（3）7.2m

【详解】（1）根据题意可知，，=2.0s时导体棒切割磁感线产生的感应电动势的大小E=8小=lxlx2V=2V

7

E

（2）根据题意可知，，=2.0s时，感应电流为/=?=1A

1\

导体棒所受安培力为七==1N

由牛顿第二定律有尸一七=相。

解得a=5m/s2

由于导体棒做加速运动，速度越来越大，/越来越大，则。减小，当时\。=0,导体棒速度最大,

且开始做匀速直线运动，则导体棒运动过程的速度v随时间，变化的图像为

（3）根据题意，0至2.0s时间内导体棒产生感应电动势的平均值为后

，户、72"

由动量定理有P-B-Lt=Ft-——t=mv

K）A

乂有x=W

联立解得x=7.2m

6.（2025•北京石景山,一模）如图甲所示，导体棒MN放在光滑水平金属导轨上，并垂直导轨。导轨间距

为L,左端固定阻值为R的电阻，导体棒MN与导轨其它部分电阻不计，导体棒MN质量为〃?。匀强磁场的

方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度大小为屏现给导体棒MV—水平向右平行于金属导轨的初速度3

运动过程中导体棒MN与金属导轨始终保持良好接触并与QP平行。

⑴在图乙中定性画出导体棒MN向右运动过程中的图像，并求速度为v时导体棒MN的加速度大小〃：

（2）求从导体棒MN开始运动到停止全过程中，在左端电阻R上产生的热量Q

⑶求从导体棒MN开始运动到停止全过程中，通过左端电阻R的电荷量第

8

【答案】（1）。=也

inR

(2)2=*

（加鬻

nL

【详解】（1）导体棒向右运动时，受向左的安培力而做减速运动，电动势七=8）

感应电流/=?E

A

棒MN受力F,；N=BIL

由牛顿第二定律4=机。

解得〃=二包

mR

随速度减小，加速度减小，则图像如图所示

（3）对导体棒MN,由动量定理居"0-"%

即-B7Lt=O-ntvo

由q=方

解得夕=黑

7.（2025•北京西城•一模）如图为某种“电磁弹射”装置的简化原理图。在竖直向下的匀强磁场中，两根光滑

的平行长直导轨水平放置，一根导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好。已知磁场的磁感应强度大

小为从导轨间距为，导体棒的质量为加，电阻为R。开关S透1,导轨与恒流源相连，回路中的电流恒

定为/，导体棒由静止开始做匀加速运动，一段时间后速度增大为外此时，将开关S接2,导物与定值电

阻R〃相连，导体棒开始做减速运动直至停止。不计导轨电阻及空气阻力。

9

XXXXXXX

XRAxXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXXXX

⑴开关s接1后，求导体棒受到安培力的大小以及其加速运动的时间r；

（2）开关S接2后，求导体棒速度为0.5】，时加速度的大小a；

⑶求导体棒在加速运动阶段及减速运动阶段产生的焦耳热。/和Q2.

【答案】⑴反=砒，「=削

B2l}v

（2）2皿（7?+&）

IRinvmi，R

⑶W2（，+凡）

【详解】（1）开关S接1后，导体棒受到安培力的大小F「BIL

根据牛顿第二定律有BIL=m%

出BIL

得4=——

m

导体棒做匀加速直线运动的时间t=~

a\

得/=幽

BIL

（2）开关S接2后，当导体棒速度为O.5v时，导体棒的感应电动势E=

回路中的感应电流人=念=灰合

导体棒受到的安培力F=ML=W

Zkn4-可J

F»-7*7；

根据牛顿第二定律，导体棒加速度的大小.=7=2,〃依+凡）

（3）开关S接1后，导体棒产生的焦耳热。I=/心=甯

开关S接2后，电路产生的焦耳热Q=

其中导体棒产生的焦耳热念=蒜。=君

8.（2025•北京门头沟•一模）某同学为运动员设计了一款能够模拟室外风阻的训练装置，如图甲所示。两

间距为L的平行光滑导轨水平固定，导轨间连接一阻值为A的定值电阻。电阻为2R、质量为加的细直金属

杆垂直导轨放置，与导轨等宽并接触良好。运动员通过轻绳与金属杆连接，磁感应强度大小为8的匀强磁

场垂直导轨平面向下。每次训练前，调节导轨高度，使具与绑在运动员身上的轻绳处于同一水平面上，且

10

轻绳与导轨平行，导轨电阻忽略不计。

⑴当运动员在某一段时间内以速度V做匀速直线运动时，求：

①定值电阻R两端的电压；

②轻绳拉力的功率；

⑵电路图中仅更换一个器材，其工作原理就完全不同。若将甲电路图中的电阻更换为电源，如图乙所示,

电源电动势为E,电源内阻不计。金属杆由静止开始运动。

①求金属杆的最大速度大小；

②当金属杆速度达到最大速度的一半时.，求此时金属杆的加速度大小。

【答案】⑴①?，

J3A

（2）①旦,②四

〜BL24mR

【详解】（1）①当运动员在以速度V做匀速直线运动时，金属棒切割磁感线产生的感应电动势为七=4小

FF

由闭合电路欧姆定律，可知回路电流为/=丁=7；=刍

K+LR3A

«/v

则电阻R两端电压为U=//?=—「

②回路中电流/,则导体棒受到的安培力瞑=8〃

金属棒匀速运动，则轻绳拉力尸二尸安

轻绳拉力功率。二八，

R22

解得/>="匚[}V

3R

（2）①闭合开关后，设金属棒速度达到的最大速度为%,则有E=

F

解得%=瓦

②当金属棒速度为:时，根据感应电动势公式&8=

得电路中总电动势为七=E—；E=；E

11

流经导体棒的电流为/=袅=互

2R4R

金属棒受到的合力为"=8〃=管

4A

根据牛顿第二定律，金属棒的加速度为〃=以=鳖

m4mR

考点03自感和涡流

一、单选题

1.（2025•北京顺义•一模）如图所示，铝管竖直放置在水平桌面上，把一枚小磁体从铝管上端管口放入，

小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中，下列说法正确的是（）

A.小磁体的机械能不变

B.小磁体做自由落体运动

C.铝管对桌面的压力大于铝管的重力

D.小磁体动能的增加量大于重力势能的减少量

【答案】C

【详解】A.磁体在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作负功现象，从而磁

体的加速度小于重力加速度；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体运动的速度越快，则产生的感应电动势

越大，所以受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，故A错误；

BD,磁体在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，

部分转化动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故BD错

误；

C.根据题意可知，小磁体在铝管内下落的过程中，产生感应电流，则铝管阻碍小磁体下降，由牛顿第三定

律可知，小磁体给铝管向下的作用力，对铝管受力分析，由平衡条件可知，桌面对铝管的支持力大于铝管

的重力，由牛顿第二定律可知，铝管对桌面的压力大于铝管的重力，故C正确。

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故选Co

2.（2025•北京西城•一模）如图所示，P和Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，其电阻小于

灯泡的电阻，两灯泡在以下操作中不会被烧坏。下列说法正确的是（）

A