專題27楞次定律和法拉第電磁感應定律-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國）

專題27楞次定律和法拉第電磁感應定律考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1楞次定律（5年3考）2024年高考江蘇卷：線圈從有界磁場中拉出；2024年高考北京卷：線圈M和線圈P繞在同一個鐵芯上，判斷感應電流方向；2023年高考河北卷：絕緣水平面上四根完全相同的光滑金屬桿圍成矩形，處在勻強磁場中。2023年高考海南卷：利用了電磁感應現(xiàn)象測速。1.楞次定律是高考考查頻率較高的知識點，可能單獨考查，也可能與其他知識點結(jié)合考查。2.法拉第電磁感應定律是電磁感應的核心知識點，年年考查，一般與安培力、動力學、功和能結(jié)合考查。考點2法拉第電磁感應定律（5年5考）2024年高考甘肅卷：工業(yè)上利用感應電爐冶煉合金；2024年高考甘肅卷：導體棒ab沿導軌向右做勻速直線運動；2024年高考廣東卷：電磁俘能器可在汽車發(fā)動機振動時利用電磁感應發(fā)電實現(xiàn)能量回收；2024年高考北京卷：在信息存儲、人工智能等領域具有廣闊的應用前景的“憶阻器”；2023年高考湖北卷：近場通信（NFC）器件應用電磁感應原理進行通訊；2023高考江蘇卷：圓形勻強磁場區(qū)域內(nèi)導體棒繞O點在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動；2022年高考天津卷：鋁框依靠慣性滑過磁場區(qū)域。考點01楞次定律1.（2024年高考江蘇卷）如圖所示，在絕緣的水平面上，有閉合的兩個線圈a、b，線圈a處在勻強磁場中，現(xiàn)將線圈a從磁場中勻速拉出，線圈a、b中產(chǎn)生的感應電流方向分別是（）A.順時針，順時針B.順時針，逆時針C.逆時針，順時針D.逆時針，逆時針【答案】A【解析】線圈a從磁場中勻速拉出的過程中穿過a線圈的磁通量在減小，則根據(jù)楞次定律可知a線圈的電流為順時針，由于線圈a從磁場中勻速拉出則a中產(chǎn)生的電流為恒定電流，則線圈a靠近線圈b的過程中線圈b的磁通量在向外增大，同理可得線圈b產(chǎn)生的磁場為順時針。A正確。2．（2024年高考北京卷）如圖所示，線圈M和線圈P繞在同一個鐵芯上，下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)瞬間，線圈M和線圈P相互吸引B．閉合開關(guān)，達到穩(wěn)定后，電流表的示數(shù)為0C．斷開開關(guān)瞬間，流過電流表的電流方向由a到bD．斷開開關(guān)瞬間，線圈P中感應電流的磁場方向向左【參考答案】．B【考查知識點】楞次定律【名師解析】閉合開關(guān)瞬間，由楞次定律可知，線圈P中感應電流的磁場與線圈M中電流的磁場方向相反，二者相互排斥，A錯誤；閉合開關(guān)，達到穩(wěn)定后，通過線圈P的磁通量保持不變，感應電流為零，電流表的示數(shù)為零，B正確；斷開開關(guān)瞬間，通過線圈P的磁場方向向右，磁通量減小，由楞次定律可知感應電流的磁場方向向右，因此流過電流表的感應電流方向由b到a，CD錯誤．3.（2023年高考河北卷）如圖，絕緣水平面上四根完全相同的光滑金屬桿圍成矩形，彼此接觸良好，勻強磁場方向豎直向下。金屬桿2、3固定不動，1、4同時沿圖箭頭方向移動，移動過程中金屬桿所圍成的矩形周長保持不變。當金屬桿移動到圖位置時，金屬桿所圍面積與初始時相同。在此過程中（）A.金屬桿所圍回路中電流方向保持不變B.通過金屬桿截面的電荷量隨時間均勻增加C.金屬桿1所受安培力方向與運動方向先相同后相反D.金屬桿4所受安培力方向與運動方向先相反后相同【答案】CD【解析】．由數(shù)學知識可知金屬桿所圍回路的面積先增大后減小，金屬桿所圍回路內(nèi)磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律可知電流方向先沿逆時針方向，后沿順時針方向，故A錯誤；．由于金屬桿所圍回路的面積非均勻變化，故感應電流的大小不恒定，故通過金屬桿截面的電荷量隨時間不是均勻增加的，故B錯誤；．由上述分析，再根據(jù)左手定則，可知金屬桿1所受安培力方向與運動方向先相同后相反，金屬桿4所受安培力方向與運動方向先相反后相同，故CD正確。4（2023年高考海南卷）汽車測速利用了電磁感應現(xiàn)象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時針（俯視）方向電流，當汽車經(jīng)過線圈時（）A.線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B.汽車進入線圈1過程產(chǎn)生感應電流方向為abcdC.汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應電流方向為abcdD.汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同【參考答案】C【名師解析】由題知，埋在地下的線圈1、2通順時針（俯視）方向的電流，則根據(jù)右手定則，可知線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，A錯誤；汽車進入線圈1過程中，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應電流方向為adcb（逆時針），B錯誤；汽車離開線圈1過程中，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應電流方向為abcd（順時針），C正確；汽車進入線圈2過程中，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應電流方向為adcb（逆時針），再根據(jù)左手定則，可知汽車受到的安培力方向與速度方向相反，D錯誤。15.（2022高考上海）半徑為R的金屬圓環(huán)里，有一個垂直于紙面向里且半徑為r的圓形區(qū)域勻強磁場，磁感應強度大小為B。若增大該區(qū)域的磁感應強度，則金屬圓環(huán)的感應電流方向為（選填：“順時針”或“逆時針”）；若保持圓形區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度大小不變，方向變化180°，則金屬圓環(huán)的磁通量變化的大小為。【參考答案】逆時針2Bπr2【命題意圖】本題考查楞次定律+磁通量變化+模型思維【名師解析】半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁場方向垂直于紙面向里，若增大該區(qū)域的磁感應強度，由磁通量公式Φ=BS可知，金屬圓環(huán)內(nèi)磁通量增大，由楞次定律可知，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流方向為逆時針方向。若保持圓形區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度大小不變，方向變化180°，則金屬圓環(huán)的磁通量變化的大小為△Φ=Φ2-Φ1=Bπr2-（-Bπr2）=2Bπr2?？键c02法拉第電磁感應定律1.（2024年高考甘肅卷）工業(yè)上常利用感應電爐冶煉合金，裝置如圖所示。當線圈中通有交變電流時，下列說法正確的是（）A.金屬中產(chǎn)生恒定感應電流 B.金屬中產(chǎn)生交變感應電流C.若線圈匝數(shù)增加，則金屬中感應電流減小 D.若線圈匝數(shù)增加，則金屬中感應電流不變【答案】B【解析】當線圈中通有交變電流時，感應電爐金屬內(nèi)的磁通量也不斷隨之變化，金屬中產(chǎn)生交變感應電流，A錯誤，B正確；若線圈匝數(shù)增加，根據(jù)電磁感應定律可知，感應電動勢增大，則金屬中感應電流變大，CD錯誤。2.（2024年高考甘肅卷）如圖，相距為d的固定平行光滑金屬導軌與阻值為R的電阻相連，處在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中長度為L的導體棒ab沿導軌向右做勻速直線運動，速度大小為v。則導體棒ab所受的安培力為（）A.，方向向左 B.，方向向右C.，方向向左 D.，方向向右【答案】A【解析】導體棒ab切割磁感線在電路部分得有效長度為d，故感應電動勢為回路中感應電流為根據(jù)右手定則，判斷電流方向為b流向a。故導體棒ab所受的安培力為方向向左。故選A。3.（2024年高考廣東卷）電磁俘能器可在汽車發(fā)動機振動時利用電磁感應發(fā)電實現(xiàn)能量回收，結(jié)構(gòu)如圖甲所示。兩對永磁鐵可隨發(fā)動機一起上下振動，每對永磁鐵間有水平方向的勻強磁場，磁感應強度大小均為B．磁場中，邊長為L的正方形線圈豎直固定在減震裝置上。某時刻磁場分布與線圈位置如圖乙所示，永磁鐵振動時磁場分界線不會離開線圈。關(guān)于圖乙中的線圈。下列說法正確的是（）A.穿過線圈的磁通量為B.永磁鐵相對線圈上升越高，線圈中感應電動勢越大C.永磁鐵相對線圈上升越快，線圈中感應電動勢越小D.永磁鐵相對線圈下降時，線圈中感應電流的方向為順時針方向【參考答案】D【名師解析】由圖乙可知，線圈中兩部分磁場方向相反，所以穿過線圈的磁通量為0，A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢正比于磁通量變化率，即永磁鐵相對線圈上升越快，線圈中感應電動勢越大，BC錯誤；由楞次定律可知，永磁鐵相對線圈下降時，線圈中感應電流的方向為順時針方向，D正確。4．（2024年高考北京卷）電荷量Q、電壓U、電流I和磁通量Φ是電磁學中重要的物理量，其中特定的兩個物理量之比可用來描述電容器、電阻、電感三種電磁學元件的屬性，如圖所示．類似地，上世紀七十年代有科學家預言Φ和Q之比可能也是一種電磁學元件的屬性，并將此元件命名為“憶阻器”，近年來實驗室已研制出了多種類型的“憶阻器”．由于“憶阻器”對電阻的記憶特性，其在信息存儲、人工智能等領域具有廣闊的應用前景．下列說法錯誤的是（）A．QU的單位和ΦI的單位不同B．在國際單位制中，圖中所定義的M的單位是歐姆C．可以用來描述物體的導電性質(zhì)D．根據(jù)圖中電感L的定義和法拉第電磁感應定律可以推導出自感電動勢的表達式【參考答案】．A【考查知識點】單位制、法拉第電磁感應定律【名師解析】由法拉第電磁感應定律可知，，是的單位為V·s，由可知，Q的單位為A·s，則QU與ΦI的單位相同均為V·A·s，A錯誤；由題圖可知，從單位角度分析有，B正確；由知，可以用來描述物體的導電性質(zhì)，C正確；由電感的定義以及法拉第電磁感應定律解得，D正確．5.（2023年高考湖北卷）近場通信（NFC）器件應用電磁感應原理進行通訊，其天線類似一個壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大。如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為、和，圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時與內(nèi)部線圈絕緣。若勻強磁場垂直通過此線圈，磁感應強度變化率為，則線圈產(chǎn)生的感應電動勢最接近（）A. B. C. D.【參考答案】B【名師解析】根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，B正確。6.（2023高考江蘇學業(yè)水平選擇性考試）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，OC導體棒的O端位于圓心，棒的中點A位于磁場區(qū)域的邊緣?，F(xiàn)使導體棒繞O點在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動。O、A、C點電勢分別為φ0、φA、φC，則（）A.φO>φC B.φC>φA C.φO=φA D.φO－φA=φA－φC【參考答案】A【名師解析】由題圖可看出OA導體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線，則根據(jù)右手定則可知φO>φA其中導體棒AC段不在磁場中，不切割磁感線，電流為0，則φC=φA，A正確、BC錯誤；根據(jù)以上分析可知φO－φA>0，φA－φC=0則φO－φA>φA－φC，D錯誤。7．（2023年6月高考浙江選考科目）如圖所示，質(zhì)量為M、電阻為R、長為L的導體棒，通過兩根長均為l、質(zhì)量不計的導電細桿連在等高的兩固定點上，固定點間距也為L。細桿通過開關(guān)S可與直流電源E0或理想二極管串接。在導體棒所在空間存在磁感應強度方向豎直向上、大小為B的勻強磁場，不計空氣阻力和其它電阻。開關(guān)S接1，當導體棒靜止時，細桿與豎直方向的夾角固定點；然后開關(guān)S接2，棒從右側(cè)開始運動完成一次振動的過程中（）A．電源電動勢B．棒消耗的焦耳熱C．從左向右運動時，最大擺角小于D．棒兩次過最低點時感應電動勢大小相等【參考答案】C【名師解析】開關(guān)S接1，導體棒靜止時，受力分析，由tanθ=BIL/mg，解得I=mg/BL，由閉合電路歐姆定律，電源電動勢E=IR=mgR/BL，A錯誤；不能得出導體棒完成一次振動過程消耗的焦耳熱，B錯誤；開關(guān)接2，由于金屬棒運動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，在從左向右運動時，產(chǎn)生的感應電流，從二極管正極流入，金屬棒中有電流，受到與方向相反的安培力作用，所以最大擺角小于π/4，C正確；金屬棒從右向左經(jīng)過最低點時速度大于從左向右經(jīng)過最低點時的速度，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，金屬棒兩次經(jīng)過最低點時產(chǎn)生的感應電動勢大小不等，D錯誤。8.（2023年高考山東高中學業(yè)水平等級考試）足夠長U形導軌平置在光滑水平絕緣桌面上，寬為，電阻不計。質(zhì)量為、長為、電阻為的導體棒MN放置在導軌上，與導軌形成矩形回路并始終接觸良好，I和Ⅱ區(qū)域內(nèi)分別存在豎直方向的勻強磁場，磁感應強度分別為和，其中，方向向下。用不可伸長的輕繩跨過固定輕滑輪將導軌CD段中點與質(zhì)量為的重物相連，繩與CD垂直且平行于桌面。如圖所示，某時刻MN、CD同時分別進入磁場區(qū)域I和Ⅱ并做勻速直線運動，MN、CD與磁場邊界平行。MN的速度，CD的速度為且，MN和導軌間的動摩擦因數(shù)為0.2。重力加速度大小取，下列說法正確的是（）A.的方向向上 B.的方向向下 C. D.【參考答案】BD【名師解析】導軌的速度，因此對導體棒受力分析可知導體棒受到向右的摩擦力以及向左的安培力，摩擦力大小為導體棒的安培力大小為由左手定則可知導體棒的電流方向為，導體框受到向左的摩擦力，向右的拉力和向右的安培力，安培力大小為由左手定則可知的方向為垂直直面向里，A錯誤B正確；對導體棒分析，所受安培力對導體框分析，所受安培力電路中的電流為聯(lián)立解得，C錯誤D正確。9.（2022年高考天津?qū)W業(yè)水平選擇性考試）如圖所示，邊長為a的正方形鋁框平放在光滑絕緣水平桌面上，桌面上有邊界平行、寬為b且足夠長的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于桌面，鋁框依靠慣性滑過磁場區(qū)域，滑行過程中鋁框平面始終與磁場垂直且一邊與磁場邊界平行，已知，在滑入和滑出磁場區(qū)域的兩個過程中（）A.鋁框所用時間相同 B.鋁框上產(chǎn)生的熱量相同C.鋁框中的電流方向相同 D.安培力對鋁框的沖量相同【參考答案】D【命題意圖】本題考查線框通過磁場切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流、楞次定律、安培力、沖量及其相關(guān)知識點?！久麕熃馕觥夸X框進入和離開磁場過程，磁通量變化，都會產(chǎn)生感應電流，受向左安培力而減速，完全在磁場中運動時磁通量不變做勻速運動；可知離開磁場過程的平均速度小于進入磁場過程的平均速度，所以離開磁場過程的時間大于進入磁場過程的時間，A錯誤；由楞次定律可知，鋁框進入磁場過程磁通量增加，感應電流為逆時針方向；離開磁場過程磁通量減小，感應電流為順時針方向，C錯誤；鋁框進入和離開磁場過程安培力對鋁框的沖量為又得，D正確；鋁框進入和離開磁場過程，鋁框均做減速運動，可知鋁框進入磁場過程的速度一直大于鋁框離開磁場過程的速度，根據(jù)可知鋁框進入磁場過程受到的安培力一直大于鋁框離開磁場過程受到的安培力，故鋁框進入磁場過程克服安培力做的功大于鋁框離開磁場過程克服安培力做的功，即鋁框進入磁場過程產(chǎn)生的熱量大于鋁框離開磁場過程產(chǎn)生的熱量，B錯誤。11.（2023高考選擇性考試遼寧卷）如圖，兩根光滑平行金屬導軌固定在絕緣水平面上，左、右兩側(cè)導軌間距分別為d和2d，處于豎直向上的磁場中，磁感應強度大小分別為2B和B。已知導體棒MN的電阻為R、長度為d，導體棒PQ的電阻為2R、長度為2d，PQ的質(zhì)量是MN的2倍。初始時刻兩棒靜止，兩棒中點之間連接一壓縮量為L的輕質(zhì)絕緣彈簧。釋放彈簧，兩棒在各自磁場中運動直至停止，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。整個過程中兩棒保持與導軌垂直并接觸良好，導軌足夠長且電阻不計。下列說法正確的足（）A.彈簧伸展過程中、回路中產(chǎn)生順時針方向的電流B.PQ速率為v時，MN所受安培力大小為C.整個運動過程中，MN與PQ的路程之比為2：1D.整個運動過程中，通過MN的電荷量為【參考答案】AC【名師解析】彈簧伸展過程中，根據(jù)右手定則可知，回路中產(chǎn)生順時針方向的電流，選項A正確；任意時刻，設電流為I，則PQ受安培力，方向向左；MN受安培力，方向向右，可知兩棒系統(tǒng)受合外力為零，動量守恒，設PQ質(zhì)量為2m，則MN質(zhì)量為m，PQ速率為v時，則解得回路的感應電流MN所受安培力大小為，選項B錯誤；兩棒最終停止時彈簧處于原長狀態(tài)，由動量守恒可得，可得則最終MN位置向左移動PQ位置向右移動因任意時刻兩棒受安培力和彈簧彈力大小都相同，設整個過程兩棒受的彈力的平均值為F彈，安培力平均值F安，則整個過程根據(jù)動能定理，可得，選項C正確；兩棒最后停止時，彈簧處于原長位置，此時兩棒間距增加了L，由上述分析可知，MN向左位置移動，PQ位置向右移動，則，選項D錯誤。12．（2023高考北京卷）如圖所