2025届高三物理一轮复习课时作业：电磁感应基本规律

2025届高三物理一轮复习课时作业参考答案 §11.1电磁感应基本规律 一、选择题： 1．D 解析：电磁感应现象是法拉第最先发现的，A错误；发电机是利用电磁感应原理，将机械能转化为电能，B错误；奥斯特最先发现了电流的磁效应，C错误；楞次定律指出感应电流的磁场总要阻碍引起它的磁通量的变化，所以要在回路中产生一定的感应电流，外界必须提供一定的能量，使磁通量变化，该过程将其他形式的能转化为电能，体现了能量守恒定律，D正确。 2．B 解析：当金属弯杆以速度v向右水平运动时，其切割磁感线的有效长度为Lsinθ，故感应电动势大小为BLvsinθ，即a、c两点间的电势差为BLvsinθ，故B正确。 3．A 解析：设圆的半径为r，当其绕过圆心O的轴匀速转动时，圆弧部分不切割磁感线，不产生感应电动势，而在转过半周的过程中仅有一半直径在磁场中，产生的感应电动势E＝B0r＝B0r·＝B0r2ω；当导线框不动时，E′＝·。由闭合电路欧姆定律得I＝，I′＝，要使I＝I′，必须使E＝E′，即＝，A正确。 4．B 解析：根据题意可知，t＝0时，Uab＞0，可知线圈A中的电流是从a流向b，由右手螺旋定则可知，线圈B中的磁场方向水平向右，由图乙可知电压先减小，所以线圈A、B中的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈B中的感应电流沿顺时针方向(从左向右看)；当Uab＜0时，电压反向且增大，可知线圈A中的电流是从b流向a，由右手螺旋定则可知，线圈B中的磁场方向水平向左，当电压增大时，磁通量变大，根据楞次定律可知，线圈B中的感应电流沿顺时针方向(从左向右看)，故在0～t0时间内，线圈B中感应电流方向不变。由于前后两段时间磁场方向变化，根据左手定则可知，B所受安培力方向改变。B正确，A、C、D错误。 5．D 解析：闭合S1，由于线圈的自感作用，电路中电流逐渐增大，直到稳定值，故A正确；闭合S1，电压表的示数U＝E－(R＋r)I，由于电路中的电流逐渐增大至稳定值，故电压表示数逐渐减小至稳定值，故B正确；刚闭合S1时，电压表和电流表的示数都在变化，只有电路稳定后，线圈才能看成纯电阻元件，此时才能测量线圈L的直流电阻R0，故待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值，故C正确；若先断开开关S1，由于L的自感作用会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，从电压表负极流入，可能造成电压表损坏，所以实验结束后，应先断开开关S2，故D错误。本题选说法错误的，故选D。 6．C 解析：当圆环进、出磁场时，由于圆环内的磁通量发生变化，所以有感应电流产生，同时金属圆环本身有电阻，部分机械能会转化成热量而损失，因此圆环不会摆到释放位置，A错误，C正确；随着圆环进、出磁场，其机械能逐渐减少，圆环摆动的幅度越来越小，当圆环只在匀强磁场中摆动时，圆环内无磁通量的变化，无感应电流产生，机械能不会再损失，圆环将在A、B间不断来回摆动，B、D错误。 7．A 解析：当金属棒AB由静止开始向上做匀加速运动时，AB中产生的感应电流均匀增大，由于通电螺线管中磁场的磁感应强度与通过螺线管的电流成正比，则穿过P环的磁通量也均匀增大，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量的增加，P环有收缩的趋势和远离螺线管的趋势，则P环对地面的压力逐渐增大，A正确，C错误；根据右手定则可知，金属棒中的感应电流方向由B到A，B错误；因穿过P环的磁通量均匀增大，则环中感应电流不变，D错误。 8．C 解析：当导体棒中电流沿图示方向并增大时，电流产生的磁场在圆环处的方向为垂直于圆环向里并增强，由楞次定律可知，圆环中的感应电流沿逆时针方向；当导体棒中电流沿图示方向并减小时，电流产生的磁场在圆环处的方向为垂直于圆环向里并减弱，由楞次定律可知，圆环中的感应电流沿顺时针方向，A错误。根据电流产生的磁场强弱与电流的大小成正比可知，电流产生的磁场在圆环处的磁感应强度变化的规律与图乙图象是相似的，则磁通量先增大后减小，增大时越来越慢，减小时越来越快；根据法拉第电磁感应定律E＝及I＝可知，圆环中产生的感应电流先减小为零，后反向增大，B错误。当导体棒中电流增大时，由楞次定律可知，圆环有向右运动的趋势，受到的磁场力的方向向右，根据牛顿第三定律可知，导体棒受到圆环的作用力的方向向左，导体棒保持静止，则受到向右的静摩擦力；同理可知，当电流减小时，导体棒受到向左的摩擦力，C正确。当导体棒中电流增大时，由楞次定律可知，圆环有收缩趋势；当导体棒中电流减小时，由楞次定律可知，圆环有扩张趋势，D错误。 9．AB 解析：交变电流在铁芯中产生交变磁场，金属杯中会产生感应电流而发热。增加线圈的匝数，可以使铁芯中的磁场增强，金属杯中磁通量的变化量ΔΦ增大；提高交流电源的频率，可以使Δt减小，这两种措施都可以使增大，由法拉第电磁感应定律可知，都可以使金属杯中产生的感应电动势增大，都可以使金属杯中的电流增大，都可缩短加热时间，A、B正确；将金属杯换成瓷杯，变化的磁场不能在瓷杯内产生感应电流，也就不能使水加热，C错误；取走线圈中的铁芯，线圈和金属杯中的磁场减弱，在金属杯中产生的感应电流会减小，从而使水加热至沸腾的时间增加，D错误。 10．AD 解析：由于螺线管中的匀强磁场沿轴线向上，且磁感应强度大小随时间逐渐增大，则线圈中的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的磁场沿螺线管轴线向下，由安培定则可知感应电流由a端流入电阻R1、R2，即a端的电势比b端的电势高，故A正确；在t＝0时刻，磁感应强度为B0，则此时通过螺线管的磁通量为：Φ＝B0S，与匝数无关，故B错误；由法拉第电磁感应定律知，螺线管中产生的感应电动势为：E＝n＝nS＝nkS，感应电流为：I＝＝，则流过电阻R1的电流为：I1＝I＝，所以0～t0内，通过R1的电荷量为：q＝I1t0＝，故C错误；由焦耳定律可知，在0～t0时间内，电阻R1产生的热量为：Q＝IR1t0＝，故D正确。 11．BC 解析：线圈沿顺时针方向匀速转动时，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，线圈中产生沿顺时针方向的感应电流，故A错误；线圈沿顺时针方向匀速转过90°的过程中，切割磁感线的有效长度逐渐变大，感应电流逐渐变大，根据F＝BIL可知，线圈受到的安培力逐渐增大，故B正确；线圈经过虚线位置时的感应电动势为：E＝B·2r·＝2Br2ω，故C正确；流过线圈某横截面的电荷量为：q＝t＝＝，故D错误。 12．ABD 解析：设cd边刚好进入磁场时的速度为v1，则v1＝＝ m/s＝3 m/s，此时产生的感应电动势为E1＝BLv1＝2.5×0.4×3 V＝3 V，线框中感应电流为I1＝＝ A＝3 A，克服安培力做功的功率为P＝IR＝32×1 W＝9 W，故A正确；由题意可知，线框进入磁场和穿出磁场的两个过程运动情况相同，设匀强磁场区域的高度为H，ab边刚好进入磁场时速度为v2，线框完全在磁场中运动时做加速度为g的匀加速运动，有2g(H－L)＝v－v，解得H＝0.65 m，故B正确；设穿过磁场的过程中线框电阻产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律得：Q＝2，解得Q＝1.3 J，故C错误；设线框通过磁场上边界所用时间为t，线框通过磁场上边界的过程，以竖直向下为正方向，由动量定理得：mgt－BLt＝mv2－mv1，又t＝＝，联立解得t＝0.3 s，故D正确。 二、非选择题： 13．(12分)　(1)　方向由N→M　(2)F＝　(3)B＝ 解析：(1)由题得，磁感应强度B的变化率＝k， 由法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应电动势E＝＝＝kl2， 感应电流I＝， 根据楞次定律知感应电流沿逆时针方向，即棒中感应电流的方向由N→M。 (2)若要使金属棒MN始终保持静止，则垂直于棒MN的水平拉力F＝F安， 磁感应强度B随时间t的变化规律为B＝B0＋kt，安培力大小为F安＝BIl， 则对棒MN的水平拉力F＝F安＝。 (3)为使棒MN中不产生感应电流，则应使回路中总磁通量不变，t＝0时刻，回路中磁通量为Φ0＝B0l2， 设t时刻磁感应强度为B，此时回路中磁通量为 Φ＝Bl(l＋vt)， 应有Φ0＝Φ，即Bl(l＋vt)＝B0l2， 故磁感应强度B随时间的变化规律是B＝。 14．(16分) (1)由M流向P　(2)　(3) 解析：(1)由右手定则可知，金属球向下运动过程中，流过金属杆的电流由B到A，则通过电阻R的电流方向为由M流向P。 (2)根据法拉第电磁感应定律，可知金属杆中的平均感应电动势为： ＝＝＝ ＝， 平均感应电流为：＝， 通过R的电荷量为：q＝Δt， 解得：q＝。 (3)设金属杆第一次即将离开磁场时，金属杆的角速度为ω， 则金属球的速度为：v＝ωr2＝3ωl， 金属杆第一次离开磁场时的感应电动势为：E＝B0·2l·， 解得：E＝B0lv， 电路中的电流为：I＝， R两端电压为：U＝IR＝。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高三物理一轮复习课时作业 §11.1电磁感应基本规律 时间：45分钟 满分：100分 一、选择题：本题共12小题，每小题6分，共72分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项正确；第9～12小题，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是(　　) A．电磁感应现象是洛伦兹最先发现的 B．电动机是利用电磁感应原理，将机械能转化为电能 C．楞次最先发现了电流的磁效应 D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果 2．如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右水平运动时，a、c两点间的电势差为(　　) A．BLv B．BLvsinθ C．BLvcosθ D．BLv(1＋sinθ) 3．如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0。使该导线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为(　　) A． B． C． D． 4．如图所示，图甲中线圈A的a、b端加上图乙所示的电压时，在0～t0时间内，线圈B中感应电流及线圈B的受力情况是(　　) A．感应电流方向不变、受力方向不变 B．感应电流方向不变、受力方向改变 C．感应电流方向改变、受力方向不变 D．感应电流方向改变、受力方向改变 5．为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图所示电路，已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于闭合状态。关于实验过程，下列说法不正确的是(　　) A．闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值 B．闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值 C．待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值 D．实验结束后，应先断开S1 6．如图所示，一个闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并由静止释放，圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，磁场方向垂直于圆环所在平面向里，若不计空气阻力，则(　　) A．圆环向右穿过磁场后，还能摆到释放位置 B．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大 C．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 D．圆环最终将静止在平衡位置 7．如图，C、D是两条竖直且足够长的固定导轨(电阻不计)，导轨间存在垂直纸面向里的匀强磁场，EF是一个固定螺线管，C、D的输出端a、b分别连接EF的输入端c、d，P是在EF的正下方水平放置在地面上的铝圆环。现对金属棒AB施加一竖直向上的力使金属棒由静止开始向上做匀加速运动，在运动过程中棒始终与C、D导轨良好接触，可认为通电螺线管在圆环中产生的磁场的磁感应强度与通过螺线管的电流成正比，则(　　) A．P环有收缩的趋势 B．金属棒中的感应电流方向由A到B C．P环对地面的压力逐渐减小 D．P环中感应电流逐渐变大 8．在粗糙水平面上平放一根导体棒和一个金属圆环，如图甲所示(俯视图)，给导体棒中通以如图乙所示的电流，导体棒和圆环始终保持静止状态，则在0～t1时间内，下列说法正确的是(　　) A．圆环中感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向 B．圆环中感应电流先增大后减小 C．导体棒受到的静摩擦力方向先向右后向左 D．圆环先有扩张趋势后有收缩趋势 9．如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　　) A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 10．如图所示，螺线管线圈匝数为n，横截面积为S，总电阻为R，其a、b两端与两个定值电阻R1和R2相连，已知R1＝R2＝R，匀强磁场沿轴线向上穿过螺线管，其磁感应强度大小随时间变化的关系式为B＝B0＋kt (k>0)，则下列说法中正确的是(　　) A．a端电势比b端电势高 B．t＝0时，通过螺线管的磁通量为nB0S C．0～t0内，通过R1的电荷量为 D．0～t0内，R1产生的热量为 11．如图所示，在纸面内有一个半径为r、电阻为R的线圈，线圈处于足够大的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，线圈与磁场右边界相切于P点。现使线圈绕过P点且平行于磁场方向的轴，以角速度ω沿顺时针方向匀速转过90°，到达图中虚线位置，则下列说法正确的是(　　) A．线圈中产生沿逆时针方向的感应电流 B．线圈受到的安培力逐渐增大 C．线圈经过虚线位置时的感应电动势为2Br2ω D．流过线圈某横截面的电荷量为 12．如图所示，在竖直平面内有一上下边界均水平、垂直线框所在平面的匀强磁场，磁感应强度B＝2.5 T。正方形单匝金属线框在磁场上方h＝0.45 m处，质量为0.1 kg，边长为0.4 m，总阻值为1 Ω。现将线框由静止释放，下落过程中线框ab边始终与磁场边界平行，ab边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度大小均为2 m/s，不计空气阻力，重力加速度大小取10 m/s2，则(　　) A．cd边刚进入磁场时克服安培力做功的功率为9 W B．匀强磁场区域的高度为0.65 m C．穿过磁场的过程中线框电阻产生的焦耳热为0.65 J D．线框通过磁场上边界所用时间为0.3 s 二、非选择题：本题共2小题，共28分。考生根据要求做答 13．(12分) 如图所示，固定在水平桌面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN搁在框架上，可无摩擦滑动，此时MNED构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，t＝0时，磁感应强度为B0。 (1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流大小和方向。 (2)在上述(1)情况中，为了使金属棒MN始终保持静止，则需加的垂直于棒MN的水平拉力应怎样随时间变化(写出F与t的关系式)? (3)若金属棒MN以速度v向右做匀速运动，为使棒MN中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)? 14．(16分) 如图所示，金属圆环轨道MN、PQ竖直放置，两环之间ABDC内(含边界)有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0，AB水平且与圆心等高，CD竖直且延长线过圆心。电阻为r、长为2l的轻质金属杆，一端套在内环MN上，另一端连接带孔金属球，球套在外环PQ上，且都与轨道接触良好。内圆半径r1＝l，外圆半径r2＝3l，P、M间接有阻值为R的电阻，让金属杆从AB处无初速释放，金属杆第一次即将离开磁场时，金属球的速度为v，其他电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为g。求： (1)金属球向下运动过程中，通过电阻R的电流方向； (2)金属杆从AB滑动到CD的过程中，通过R的电荷量q； (3)金属杆第一次即将离开磁场时，R两端的电压U。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$