专题11 电磁感应中的图像和能量问题—备战2022年高考物理母题题源解密（全国通用）（原卷版）

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专题 11 电磁感应中的图像和能量问题

【母题来源一】2021 年高考广东卷

【母题题文】（2021·全国高考真题）（多选）由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线

圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的 2倍。现两线圈在竖直平面内

从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，

如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁

场后且上边进入磁场前，可能出现的是（　　）

A．甲和乙都加速运动

B．甲和乙都减速运动

C．甲加速运动，乙减速运动

D．甲减速运动，乙加速运动

【母题来源二】2021 年高考湖南卷

【母题题文】（2021·湖南高考真题）（多选）两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为，通过长为

的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强

磁场。磁场区域上下边界水平，高度为，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度

水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（

）

A．与无关，与成反比

B．通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变

C．通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等

D．调节、和，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变

【母题来源三】2021 年高考全国卷

【母题题文】13．（2021·全国高考真题）如图，一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量

的U型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻的金属棒的两端置于导体框上，与导体框构成

矩形回路；与斜面底边平行，长度。初始时与相距，金属棒与导体框

同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图

中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，

导体框的边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良

好，磁场的磁感应强度大小，重力加速度大小取。求：

（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；

（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数；

（3）导体框匀速运动的距离。

【命题意图】考查法拉第电磁感应定律的应用，涉及图象问题，意在考查考生分析问题，通过图象

获取有用信息的能力和应用数学知识解决问题的能力。电磁感应中的电路、法拉第电磁感应定律、能量转

换及电量的计算等知识点，意在考查考生对电磁感应电路的分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和

应用。

【考试方向】电磁感应中常涉及 B—t 图象、Φ—t 图象、E—t 图象、I—t 图象、F—t 图象和 v—t 图象，

还涉及 E—x 图象、I—x 图象等，这类问题既要用到电磁感应的知识，又要结合数学知识求解，对考生运用

数学知识解决物理问题的能力要求较高。主要以选择题的形式单独命题，有时也会以信息给予的方式命制

计算题。电磁感应与能量的综合，涉及到的考点有：法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、

功和功率、焦耳定律、能量守恒定律、功能关系、动能定理等，主要以选择题和计算题的形式考查。

【得分要点】应注意“抓住两个定律，运用两种观点，分析三种电路”。两个定律是指楞次定律和法

拉第电磁感应定律；两种观点是指动力学观点和能量观点；三种电路是指直流电路、交流电路和感应电路。

1、电磁感应中涉及的图线大体上可分为两大类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或

由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。

对图象问题，首先要看两坐标轴代表的物理量，然后再从图线的形状、点、斜率、截距、图线与横轴

所围的面积的意义等方面挖掘解题所需的信息。除了从图象上寻找解题信息外，还要结合楞次定律、右手

定则判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律判断感应电动势大小，结合闭合电流欧姆定律计算感

应电流的大小，进而计算安培力大小，或根据电路知识求解其他量。如果线圈或导体做匀速运动或匀变速

运动，还有用到平衡条件和牛顿第二定律等知识。

2、安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“ 桥梁”，安培力做的功是电能与其他形式

的能转化的量度。安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式的能；安培力做多少负功，就有多少

其他形式的能转化为电能。

3、当一个闭合回路中的磁通量的改变量为

ΔΦ

时，通过回路中导体横截面的电量为：

q=¯

I Δt=E

⋅Δt=ΔΦ

Δ tR

⋅Δt =ΔΦ

或者

q=nΔΦ

（n匝线圈时），它与磁场是否均匀变化、线框的运动

状况以及线框的形状无关。

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