2022年全国高考物理真题汇编：电磁感应

2022年全国高考物理真题汇编：电磁感应

一、单选题（共3题；共6分）

1.（2分）（2022•河北）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为加,小

圆面积均为52,垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小B=B0+kt,Bo

和k均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（）

A.kSiB.5ks2C.k（St-5S2）D.+5S2）

【答案】D

2.（2分）（2022•广东）如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线

圈，m>n2,二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接

阻值为R的电阻，转子是中心在。点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦

式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（）

A.两线圈产生的电动势的有效值相等

B.两线圈产生的交变电流频率相等

C.两线圈产生的电动势同时达到最大值

D.两电阻消耗的电功率相等

【答案】B

3.（2分）（2022.全国甲卷）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框

的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间

线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感

应电流的大小分别为八、12和h。则（)

A.V/3V1?B./]_＞，3＞C.11=/2＞，3D.I]=12=]3

【答案】C

二、多选题（共5题；共15分）

4.（3分）（2022•河北）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于%轴

上，另一根由ab、be、cd三段直导轨组成，其中be段与x轴平行，导轨左端接入一电阻

Ro导轨上一金属棒MN沿%轴正向以速度v0保持匀速运动，t=0时刻通过坐标原点0,

金属棒始终与x轴垂直。设运动过程中通过电阻的电流强度为i,金属棒受到安培力的大小为

F,金属棒克服安培力做功的功率为P,电阻两端的电压为U,导轨与金属棒接触良好，忽略导

轨与金属棒的电阻。下列图像可能正确的是（）

【答案】A,C

5.（3分）（2022•山东）如图所示，xOy平面的第一、三象限内以坐标原点。为圆心、半径为V2L

的扇形区域充满方向垂直纸面向外的匀强磁场.边长为L的正方形金属框绕其始终在O点的顶点、

在xOy平面内以角速度3顺时针匀速转动.t=0时刻，金属框开始进入第一象限.不考虑自感

影响，关于金属框中感应电动势E随时间t变化规律的描述正确的是（）

0

B・

A.在"。到t=券的过程中，E一直增大

B.在"。至h=右的过程中，E先增大后减小

C•在"。到”看的过程中，E的变化率一直增大

D.在"。到t=看的过程中，E的变化率一直减小

【答案】B,C

6.（3分）（2022•湖南）如图，间距L=lm的U形金属导轨，一端接有0.10的定值电阻R,固

定在高h=0.8m的绝缘水平桌面上。质量均为0.1kg的匀质导体棒a和b静止在导轨上，两导体

棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为0.10,与导轨间的动摩擦因数均为（）」

（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），导体棒a距离导轨最右端1.74m。整个空间存在竖直向下的

匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为0.1To用F=0.5N沿导轨水平向右的恒力拉导体棒

a,当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，撤去F,导体棒a离开导轨后落到水平

地面上。重力加速度取10m/s2,不计空气阻力，不计其他电阻，下列说法正确的是（）

II工u

A.导体棒a离开导轨至落地过程中，水平位移为0.6m

B.导体棒a离开导轨至落地前，其感应电动势不变

C.导体棒a在导轨上运动的过程中，导体棒b有向右运动的趋势

D.导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电阻R的电荷量为0.58C

【答案】B,D

7.（3分）（2022•广东）如图所示，水平地面（Oxy平面）下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的

长直导线。P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴。

一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线

圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有（）

A.N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同

B.线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变

C.线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流

D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等

【答案】A,C

8.（3分）（2022•全国甲卷）如图，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导

轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻。质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导

轨上，与导轨垂直，且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。

开始时，电容器所带的电荷量为Q,合上开关S后，（）

XXXXXX

A.通过导体棒MN电流的最大值为2

B.导体棒MN向右先加速、后匀速运动

C.导体棒MN速度最大时所受的安培力也最大

D.电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热

【答案】A,D

三、综合题（共4题；共55分）

9.（15分）（2022•辽宁）如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abed区域有匀

强磁场，磁感应强度大小为B,方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度v0向右

运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂

直。两杆的质量均为m,在导轨间的电阻均为R,感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。

（1）（5分）求M刚进入磁场时受到的安培力F的大小和方向；

（2）（5分）若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为守，求：①N在磁场内运动过程中

通过回路的电荷量q；②初始时刻N到ab的最小距离x；

（3）（5分）初始时刻，若N到cd的距离与第（2）问初始时刻的相同、到ab的距离为

kx（k>1）,求M出磁场后不与N相撞条件下k的取值范围。

【答案】（1）M刚进入磁场时产生的感应电动势为：E^BLv0,

电流大小/=仁赞，

（2）①对N由动量定理得：BILLt=mq=/At,q=

②设两杆在磁场中相对位移为X,则耳=骁=八2/?,所以％=等界=展=迦鹭

3BL

两杆在磁场内刚好相撞，N到ab的最小距离为x=驾耳

（3）设N出磁场M速度为vl,在磁场中由动量守恒定律得m%=+m%，vx=

因为两杆在磁场中相对位移为x,此时M到cd边的距离为d=（k-l）x

若要保证M出磁场后不与N相撞，则有两种临界情况：

①M减速到守时出磁场，速度刚好等于N的速度，一定不与N相撞，

对M根据动量定理有：—B〃&=等一警，三=零=/-2R,q=/At=翳，

d=(k-1)x=x,此时k=2

②M运动到cd边时，恰好减速到零，则对M由动量定理有：—B/LAt=O-竽，耳=尝=1・

2R

q=/At=2界;0,d=（k—1）x=2%,此时k=3。

OLJLi

综上：M出磁场后不与N相撞条件下k的取值范围为2<k<3

10.（15分）（2022•湖北）如图所示，高度足够的匀强磁场区域下边界水平、左右边界竖直，磁场方

向垂直于纸面向里。正方形单匝线框abed的边长L=0.2m、回路电阻R=1.6xl（）-3c、质量m=（）.2kg。

线框平面与磁场方向垂直，线框的ad边与磁场左边界平齐，ab边与磁场下边界的距离也为L。现对

线框施加与水平向右方向成0=45。角、大小为4近N的恒力F,使其在图示竖直平面内由静止开始

运动。从ab边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；de边进入磁场时，be边恰好到达磁场

右边界。重力加速度大小取g=10m/s2,求：

；XXXXX

;XXXXX

；XXXXX

!XXXXX

XXXXX

xXXXX

:F

dc

（1）（5分）ab边进入磁场前，线框在水平方向和竖直方向的加速度大小；

（2）（5分）磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热;

（3）（5分）磁场区域的水平宽度。

【答案】（1）在水平方向和竖直方向分别由牛顿第二定律得：Fcos45°=max,Fsin45°—mg=may

1232

得：ax=20m/s,ay=1Om/s

（2）ab边进入磁场开始，ab边在竖直方向切割磁感线，ad和be边的上部分产生的感应电动势相互

抵消，则整个回路的电动势为ab边产生的感应电动势。

E2

E=BLvyFsin45--mg-BIL=01=-^Vy=2aL

解得B=0.2T

安培力做功产生焦耳热，线框匀速运动，安培力为恒力。

则Q=w妥;=BIL,L=2X0-2/=0-4/

123

（3）从开始运动到进入磁场，在竖直方向上：L=^ayt1

2

进入磁场，Vy=2ayL,L=歹2，总运动时间t总=L+以

解得£=0・3s

水平方向位移为X=2axh2=2x20x0-32m=0-9m

磁场区域的水平宽度d=X+L=0.9m+0.2m=l.lm

IL（15分）（2022•浙江）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世

界先进水平。某兴趣小组开展电磁弹射系统的设计研究，如图1所示，用于推动模型飞机的动子

（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可在水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间

的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B。开关S与1接通，恒流源与线圈连接，动子从

静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时S掷向2接通定值电阻Ro,同时施

加回撤力F,在F和磁场力作用下，动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的

v-t图如图2所示,在口至t3时间内F=（800—10v）N,t3时撤去F。已知起飞速度vi=80m/s,ti=1.5s,

线圈匝数n=100匝，每匝周长l=lm,飞机的质量M=l（）kg,动子和线圈的总质量m=5kg,Ro=9.5C,

B=0.1T,不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求

恒

漪

源

图2

（1）（5分）恒流源的电流I；

（2）（5分）线圈电阻R；

（3）（5分）时刻t3。

【答案】（1）解：根据安培力公式可得：尸安=询1①

根据图2可得，在0~L时间内，动子和线圈做匀加速直线运动，有。=

联立①②两个式子，并代入数据解得：/="辔=804

TLLD

(2)解：S掷向2接通定值电阻Ro时，感应电流/'=春需

此时的安培力为F安产nBLl

n

根据牛顿第二定律有：(800—10v)+D.Dv=ma'

在ti至％期间加速度恒定，则%=10R=0.50a'=160m/s2

K0+K

(3)解：根据图2可得：t2-公=4=0.5s

a

0~2s时间内位移大小为s=^t2V1=80m

根据法拉第电磁感应定律得：E*=嗜

根据电流的定义式可得：Aq=It

飞+R

1,2

联立解得：感应电量的=竺变7/«.3.二)」

R+R。

从t3时刻到最后返回初始位置停下的时间段内通过回路中的电荷量，根据动量定理得：-=

f

0—ma'(t3—J)(或nBlAq=ma(t3—t2))

解得：匕=毕5

12.(10分)(2022•全国甲卷)光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示

意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹反簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强

磁场；随为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜面垂直，另一

端与弹簧下端相连，PQ为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ的圆心位于M的中心使

用前需调零，使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经PQ上的

O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的

入射点仍近似处于PQ的圆心，通过读取反射光射到PQ上的位置，可以测得电流的大小。己知弹

簧的劲度系数为k,磁场磁感应强度大小为B,线圈C的匝数为N。沿水平方向的长度为1,细杆D

的长度为d,圆弧PQ的半径为r,r»d,d远大于弹簧长度改变量的绝对值。

p

(1)(5分)若在线圈中通入的微小电流为I,求平衡后弹簧长度改变量的绝对值Zx及PQ上

反射光点与。点间的弧长s；

(2)(5分)某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，PQ上反射光

点出现在0点上方，与0点间的弧长为si、保持其它条件不变，只将该电流反向接入，则反射光

点出现在0点下方，与O点间的弧长为S2。求待测电流的大小。

【答案】(1)由题意可知，当线圈中通入的微小电流为I,线圈中的安培力为F=NB〃，

根据胡可定律可得F=k|Ax|=NBH,所以|Ax|=里,

设细杆转过的弧度为0,则反射光线转过的弧度为20,如图所示：

又d»△%,r»d,所以sin。«6,sin2042。，故=d-8,s=丁•2。，

联立解得5=和工=幼黑；

(2)由于测量前未调零，设没有通电流时偏移的弧长为So,当初始时反射光点在O点上方，通电流

/o后根据前面的结论可知S1二笔”+so,电流反向后S2=2N料r_so,联立解得/()=

dk(s1+s2)

4NBlr'

故待测电流的大小/o=增薪。

试题分析部分

1、试卷总体分布分析

总分：76分

客观题（占比）21.0(27.6%)

分值分布

主观题（占比）55.0(72.4%)

客观题（占比）8(66.7%)

题量分布

主观题（占比）4(33.3%)

2、试卷题量分布分析

大题题型题目量（占比）分值（占比）

多选题5(41.7%)15.0(19.7%)

综合题4(33.3%)55.0(72.4%)

单选题3(25.0%)6.0(7.9%)

3、试卷难度结构分析

序号难易度占比

1普通(58.3%)

2困难