重难点12 电磁感应-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（江苏专用）

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【情境解读】
【高分技巧】
1．“三定则、一定律”的应用
（1）“三个定则”“一个定律”的比较
（2）“三个定则”和“一个定律”的因果关系
①因电而生磁（I→B）→安培定则；
②因动而生电（v、B→I）→右手定则；
③因电而受力（I、B→F）→左手定则；
④因磁而生电（S、B→I）→楞次定律。
（3）解题思路
①应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况。
②研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，或者直接应用楞次定律的推论确定。
③“三定则、一定律”中只要是涉及力的判断都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”的判断都用右手判断，即“左力右电”。
【技巧点拨】“三个效应”
①电流热效应：焦耳，当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量。
②电流磁效应：奥斯特，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象。
③电磁感应：法拉第，放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。
2．自感问题归类
（1）通电自感和断电自感的比较
（2）自感中“闪亮”与“不闪亮”问题
【技巧点拨】分析自感问题的三个技巧
①通电自感：通电时自感线圈相当于一个变化的电阻，阻值由无穷大逐渐减小。
②断电自感：断电时自感线圈相当于电源，电动势由某值逐渐减小到零。
③电流稳定时，自感线圈相当于导体，是否需要考虑其电阻根据题目而定。
3．电磁感应中的图像问题
（1）解题关键：弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键。
另外，要正确解决图像问题，必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断。
（2）解题步骤
①明确图象的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、I－t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图象和i－x图象；
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画图象或判断图象。
（3）常用方法
①排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势（增大还是减小）、变化快慢（均匀变化还是非均匀变化），特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项。
②函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断。
4．电磁感应中的电路问题
在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电；将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流.因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起。
（1）电源与电阻
①电源：做切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源。
Ⅰ、动生问题（棒切割磁感线）产生的电动势，方向由右手定则判断。
Ⅱ、感生问题（磁感应强度的变化）的电动势，方向由楞次定律判断.而电流方向都是由等效电源内部负极流向正极的方向。
②电阻：产生感应电动势的导体或回路的电阻相当于电源的内阻，其余部分的电阻是外电阻。
③路端电压：或
④感应电流：，为电源部分内阻。
⑤通过回路截面的电荷量q:仅与和回路电阻有关，与时间长短无关，与是否均匀变化无关.推导如下:。
【技巧点拨】求电荷量q的方法
①适合恒定电流问题：
②电流为平均电流：
③已知通电导体的位移x和导轨间距
④通过动量定理求解：
（3）解题思路
①“源”的分析：用法拉第电磁感应定律算出E的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向（感应电流方向是电源内部电流的方向），从而确定电源正负极，明确内阻r。
②“路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路。
③根据或，结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识、电功率、焦耳定律等相关关系式联立求解。
（4）电磁感应中电路知识的关系图
（建议用时：40分钟）
1．（2022.江苏.高考真题）如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】由题意可知磁场的变化率为
根据法拉第电磁感应定律可知，故选A。
2．（2023.江苏.高考真题）如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动。O、A、C点电势分别为φ0、φA、φC，则（ ）

A．φO > φCB．φC > φAC．φO = φAD．φO－φA = φA－φC
【答案】A
【解析】由题图可看出OA导体棒转动切割磁感线，则根据右手定则可知φO > φA，其中导体棒AC段不在磁场中，不切割磁感线，电流为0，则φC = φA，A正确、BC错误；根据以上分析可知φO－φA > 0，φA－φC = 0，则φO－φA > φA－φC，D错误。故选A。
3．（2020.江苏.高考真题）如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（ ）
A．同时增大减小
B．同时减小增大
C．同时以相同的变化率增大和
D．同时以相同的变化率减小和
【答案】B
【解析】产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确。同时以相同的变化率增大B1和B2，或同时以相同的变化率减小B1和B2，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0，不会产生感应电流，CD 错误。故选B。
4．（2024.江苏.高考真题）如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈b位于右侧无磁场区域，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是（ ）
A．顺时针，顺时针B．顺时针，逆时针
C．逆时针，顺时针D．逆时针，逆时针
【答案】A
【解析】线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小，则根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针，由于线圈a从磁场中匀速拉出则a中产生的电流为恒定电流，则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b产生的电流为顺时针。故选A。
5．（2020.江苏.高考真题）如图所示，电阻为的正方形单匝线圈的边长为，边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为。在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：
（1）感应电动势的大小E；
（2）所受拉力的大小F；
（3）感应电流产生的热量Q。
【答案】（1）0.8V；（2）0.8N；（3）0.32J
【解析】（1）由题意可知当线框切割磁感线是产生的电动势为
（2）因为线框匀速运动故所受拉力等于安培力，有
根据闭合电路欧姆定律有
结合（1）联立各式代入数据可得F=0.8N；
（3）线框穿过磁场所用的时间为
故线框穿越过程产生的热量为
6．（2021.江苏.高考真题）贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为，线圈的匝数为100、面积为，电阻为，若磁体转动的角速度为，线圈中产生的感应电流为。求：
（1）线圈中感应电动势的有效值E；
（2）线圈的输出功率P。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）电动势最大值
有效值
解得
带入数据得
（2）输出电压
输出功率
解得
代入数据得
7．（2024.江苏兴化.调研）如图所示，整个空间中存在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B，导轨间距为l且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电阻不计，现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以恒定角速度ω转过60°的过程中（金属棒始终与导轨接触良好，电阻不计）（ ）
A．通过定值电阻的电流方向由b到aB．转动过程中棒两端的电动势大小不变
C．通过定值电阻的最大电流为D．通过定值电阻的电荷量为
【答案】B
【解析】根据右手定则可知，通过定值电阻的电流方向由a到b，故A错误；整个导体棒都在磁场中切割磁感线，故产生感应电动势不变，故B正确；当金属棒两端接触到导轨时，电路接入感应电动势最大，则有则最大感应电流为，，故C错误；转过的过程中，通过定值电阻的电荷量为，又，联立解得，故D错误。
9．（2024.江苏苏州南航附中.二模）如图所示， 空间中存在匀强磁场B，方向垂直纸面向里。一长度为l的铜棒以速度v向右匀速运动，速度方向与铜棒之间的夹角为30°，则铜棒ab两端的电势差Uab为（ ）
A．BlvB．-BlvC．D．
【答案】D
【解析】铜棒切割磁感线产生感应电动势，ab相当于电源，根据右手定则，判断知a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，根据法拉第电磁感应定律，可得，故选D。
10．（2024.江苏扬州.二模）我市某兴趣小组利用地磁场探究交变电流的规律如图甲所示，线圈在地磁场中匀速转动，转轴沿东西方向水平放置，产生的交变电流随时间变化关系图像如图乙所示。已知地磁场方向斜向下，则（ ）
A．0时刻，线圈在竖直面内
B．时刻，线圈在水平面内
C．若仅增加转速，变小
D．若仅将转轴沿南北方向水平放置，变小
【答案】D
【解析】0时刻，由乙图可知，感应电流为0，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈处于与磁场方向垂直的平面，故A错误；时刻，由乙图可知，感应电流最大，此时穿过线圈的磁通量最小，线圈处于与磁场方向平行的平面，故B错误；若仅增加转速，线圈产生的感应电动势最大值增大，则变大，故C错误；若仅将转轴沿南北方向水平放置，则地磁场水平分量一直与线圈平面平行，只有地磁场的竖直分量穿过线圈，所以线圈产生的感应电动势最大值变小，则变小，故D正确。故选D。
11．（2024.江苏扬州新华中学.二模）三峡大坝是目前世界上最大的水力发电站，装机容量达2250万千瓦，年发电量1000亿千瓦时。发电机发电的原理可作如图简化：KLMN是一个放在匀强磁场中的矩形导线框，线框绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿逆时针方向（俯视）匀速转动。当MN边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置），此时导线框中产生的电动势为E。下列说法正确的是（ ）
A．时刻，电流沿KLMNK方向
B．时刻，穿过线框的磁通量变化率最大
C．该交流电动势的有效值为
D．该交流电动势瞬时值表达式为
【答案】D
【解析】根据楞次定律，感应电流的方向总是阻碍线圈磁通量的变化，而时刻，MN边与磁场方向的夹角为，并且沿逆时针方向（俯视）匀速转动，向右的磁通量将要增大，所以感应电流产生的磁场方向向左，感应电流沿KNML方向，A错误；时刻，转过的角度为，所以此时线圈平面与磁场方向垂直，穿过线框的磁通量最大，但是磁通量变化率最小，B错误；该交流电动势的有效值为峰值电动势除以根号二，当MN边与磁场方向的夹角为时的感应电动势为
，而峰值电动势为，该交流电动势的有效值为，C错误；该交流电动势瞬时值表达式为，D正确。故选D。
12．（2024.江苏泰州.第一次调研）已知无限长直导线通电时，在某点所产生的磁感应强度的大小与导线中的电流成正比、与该点到导线的距离成反比。两根足够长的直导线平行放置，其中电流分别为是两导线所在平面内的两点，到导线的距离分别如图所示，其中A点的磁感应强度为。则B点的磁感应强度（ ）
A．大小为，方向垂直纸面向外B．大小为，方向垂直纸面向里
C．大小为，方向垂直纸面向外D．大小为，方向垂直纸面向外
【答案】A
【解析】由安培定则可知，两导线独立在A点产生的磁场的方向均垂直纸面向里，则有
左边导线在B点产生的磁场的方向垂直纸面向外，右边导线在B点产生的磁场的方向垂直纸面向里，则有，方向垂直纸面向外，故选A。
13．（2024.江苏南京.三模补偿）某同学完成了如下实验：如图，铜导轨固定在水平桌面上，左端用导线相连，一铜棒垂直导轨静置于导轨上。在铜棒与导轨组成的回路中心上方某处，将一强磁铁竖直向上抛出，已知铜棒与导轨之间的摩擦很小可以忽略，铜棒与导轨接触良好。在磁铁上升过程，磁铁克服磁场力做功，磁场力对导体棒做功，回路中产生的焦耳热为Q，铜棒获得的能为。不考虑电磁辐射，则在此过程：（ ）
A．铜棒向左运动 B．W2=QC．D．W1=EK
【答案】C
【解析】将一强磁铁竖直向上抛出，回路的磁通量减小，根据楞次定律推论可知铜棒向右运动，故A错误；由能量守恒可知故B错误，C正确；对导体棒有故D错误。故选C。
14．（2024.江苏苏锡常镇.三模补偿训练）无线充电技术已经广泛应用于日常生活中，如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，某段时间内线圈N产生的磁场平行于圆轴线向上穿过线圈M。下列说法正确的是（ ）
A．当线圈M中磁感应强度B不变时，能为电动汽车充电
B．当线圈N接入恒定电流时，线圈M两端产生恒定电压
C．当线圈M中的磁感应强度B增加时，线圈M两端产生电压可能变大
D．若这段时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M中产生的电动势为
【答案】C
【解析】当送电线圈N接入恒定电流，则产生的磁场不变化，受电线圈M中的磁通量没有发生变化，故无法产生感应电流，不能为电动汽车充电，故A错误；当线圈N接入恒定电流时，受电线圈M中的磁通量不变，故M两端不能产生感应电动势，线圈M两端无电压，故B错误；穿过线圈M的磁感应强度增加，根据法拉第电磁感应定律，如果磁感应强度增加的越来越快，则产生增大的感应电动势，线圈M两端产生的电压就可能变大，故C正确；根据法拉第电磁感应定律，有，故D错误。故选C。
15．（2024.江苏.二模）某同学利用手机物理工坊测量当地地磁场的磁感应强度，如图甲所示，以手机显示屏所在平面为平面，在手机上建立直角坐标系，该同学测量时z轴始终保持竖直向上，手机平面绕z轴匀速转动，手机显示出各轴磁场的实时数据（如图乙所示）。当外界磁场分量与坐标轴正方向相同时则显示正值，相反则显示负值，根据图像可推知，下列说法错误的是（ ）
A．图中时刻x轴正方向指向地球北方B．图中时刻y轴正方向指向地球南方
C．时间内手机刚好绕z轴转动了一周D．通过z轴数据可知测量地在南半球
【答案】D
【解析】地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，在南半球，地磁场方向斜向上，竖直分量竖直向上，水平分量指向北方；在北半球，地磁场方向斜向下，竖直分量竖直向下，水平分量指向北方。
根据北半球地磁场保持水平分量为向北，因此当手机绕z轴转动过程，地磁场水平分量在x轴和y轴的分量，将出现正弦或余弦式的变化，图中时刻x轴正方向磁场数值达到最大，说明此时刻x轴正方向指向地球北方，故A正确；图中时刻y轴负方向磁场数值达到最大，说明时刻y轴正方向指向地球南方，故B正确；时间内x轴方向磁场变化刚好一个周期，说明时间内手机刚好绕z轴转动了一周，故C正确；由图中z轴数据为负，即磁场有竖直向下分量且基本保持不变，可知测量地在北半球，故D错误。本题选择错误的，故选D。
16．（2024.江苏海门.学情调研）如图所示，左端有微小夹缝（距离可忽略）的“”形光滑导轨abc水平放置在竖直向上的匀强磁场中，一电容器C与导轨左端相连，导轨上的金属棒MN与ab垂直，在外力F作用下从b点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻。下列关于回路中的电流i、极板上的电荷量q、外力F及其功率P随时间t变化的图像中，正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】根据题意，设和的夹角为，导体棒的运动时间为，此时，导体棒运动距离为
由几何关系可知，切割磁感线的有效长度为
感应电动势为
由题意可知，电容器两端的电压等于感应电动势，则电容器极板上的电荷量为，故B错误；
由B分析可知，时间内电容器极板上电荷量的变化量为
回路中的电流为，故A错误；
根据题意，由公式可知，外力为，故C错误；
根据公式可得，外力的功率为，故D正确。故选D。
17．（2024.江苏苏锡常镇.教学情况调研一）如图所示，足够长的两光滑竖直金属导轨间距为L，处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面的匀强磁场中，匀质金属棒ab、cd均紧贴两导轨，质量均为m，电阻均为R，导轨电阻不计，重力加速度为g，现用悬绳固定ab棒，由静止释放cd棒，求：
（1）cd棒最终速度的大小；
（2）悬绳对ab棒拉力的最大值。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意，设cd棒最终速度的大小为，此时，感应电动势为
感应电流为
安培力为
棒速度稳定时，对棒有
联立解得
（2）棒匀速运动时，悬绳对棒拉力最大，则有
18．（2024.江苏海安.模拟）航天回收舱实现软着陆时，回收舱接触地面前经过喷火反冲减速，瞬间速度减少至向下7m/s，大于要求的软着陆速度设计速度；为此科学家设计了一种电阻尼缓冲装置，其原理如图所示，主要部件为缓冲滑块K和绝缘光滑的缓冲轨道MN和PQ；回收舱主体中还有超导线圈（图中未画出），能在两轨道间产生垂直于导轨平面的匀强磁场B＝4T，导轨内的缓冲滑块由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有n＝10匝矩形线圈abcd，线圈的总电阻为，ab边长为L＝2m，当回收舱接触地面时，滑块K立即停止运动，此后线圈与轨道间的磁场发生作用，使回收舱主体做减速运动，从而实现缓冲；已知装置中除缓冲滑块（含线圈）外的质量为m＝200kg，缓冲滑块（含线圈）K的质量M＝50kg，重力加速度为，不考虑运动磁场产生的电场；
（1）达到回收舱软着陆要求的速度时缓冲滑块K对地面的压力
（2）回收舱主体可以实现软着陆，若从7ms减速到3m/s的过缓冲程中，通过线圈横截面的电荷量为，求该过程中线圈中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）5300N；（2）4400J
【解析】（1）滑块K立即停止运动，ab边切割磁感线产生的感应电动势为
线圈中感应电流为
安培力
地面对缓冲滑块K的支持力为
根据牛顿第三定律可知缓冲滑块K对地面的压力为
（2）根据电流的定义式，闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律得
解得
根据能量转化和守恒定律得
19．（2024.江苏扬州.三模）如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨ab、cd被固定在水平面上，导轨间距L＝0.6m，两导轨的左端用导线连接电阻R＝10Ω，质量m=1kg、电阻r＝2Ω的金属棒垂直于导轨静止在ef处并锁定；导轨及导线电阻均不计。整个装置处在竖直向下的磁场中，be＝0.2m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。0.2s后金属棒解除锁定并同时给金属棒水平向右的初速度v0=6m/s，求：
（1）0.1~0.2s内R上产生的焦耳热；
（2）从t＝0.2s后的整个过程中通过R的电荷量。

【答案】（1）；（2）10.0C
【解析】（1）在0.1~0.2s内，befc闭合回路中产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律，可得电路中的电流
由焦耳定律，可得0.1~0.2s内R上产生的焦耳热为
（2）0.2s后，金属棒以水平向右的初速度v0=6m/s做减速直线运动到静止，金属棒只受安培力作用，由动量定理可得
又有
解得
流经金属棒的电荷量即为流经电阻R的电荷量。
考点
三年考情分析
2025考向预测
考点1 感应电流的方向 法拉第电磁感应定律
考点2 导体棒在磁场中的运动问题
2020年江苏题
2021年江苏题
2022年江苏题
2023年江苏题
2024年江苏题
近年来在高考命题中呈现出以下几个趋势：基础知识的考查、综合应用能力的考查、图像与电路问题、实验与探究能力的考查、新动向与新趋势、计算题与压轴题。针对电磁感应的复习，考生应该全面掌握相关知识点，注重基础知识的巩固和理解，同时通过大量的练习来提高解决综合问题的能力。高考对这一部分知识的考查不仅局限于基础知识的记忆和理解，更倾向于考查考生的综合应用能力和解决实际问题的能力。因此，考生在备考过程中应该全面准备，注重知识的整合和应用，以更好地应对高考的挑战。
名称
基本现象
应用的定则或定律
电流的磁效应
运动电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对电流的作用
磁场对运动电荷、电流有作用力
左手定则
电磁感应
部分导体做切割磁感线运动
右手定则
闭合回路磁通量变化
楞次定律
电路图
器材要求
A1、A2同规格，R＝RL，L较大
L很大（有铁芯）
通电时
在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮
灯A立即亮，然后逐渐变暗达到稳定
断电时
回路电流减小，灯泡逐渐变暗，A1电流方向不变，A2电流反向
①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
②若I2＞I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。
两种情况下灯泡中电流方向均改变
与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
通电时
电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮
电流突然增大，灯泡立刻变亮，然后电流逐渐减小达到稳定
断电时
电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变
电路中稳态电流为I1、I2
①若I2≤I1，则灯泡逐渐变暗；②若I2>I1，则灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情况灯泡中电流方向均改变