专题04 电磁感应【考题猜想】（六大题型）--2024-2025学年高二物理上学期期末考点大串讲（粤教版2019必修第三册+选择性必修第二册第一、二章）

专题04 电磁感应 题型01 电磁感应现象 题型02感应电流方向的判断 题型03法拉第电磁感应定律 题型04法拉第电磁感应定律的应用 题型05自感和涡流 题型06电磁阻尼 电磁驱动 ▉题型01电磁感应现象 考题1：电磁感应的发现过程 【例1】图中与磁现象有关的四个实验，其对应判断正确的是（　　） A．甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同 B．乙图说明磁场对电流有力的作用，根据该原理制成了电动机 C．丙图表明通电导线周围存在着磁场，如果将小磁针移走，该磁场将消失 D．丁图中左边铁钉吸引大头针较多，表明电流相同时，线圈匝数越多电磁铁磁性越强 【答案】D 【解析】A．小磁针静止时所指方向即为该点磁场方向，由图可知，磁体中间上下对称的两个位置磁场方向相同，故A错误； B．乙图是电磁感应的装置图，据此制成了发电机，故B错误； C．磁场是是由通电导线产生的，与小磁针无关，故C错误； D．电磁铁磁性强弱是通过吸引大头针的数量判断的，左边磁铁吸引大头针多，故磁性强，而电流相同，匝数多，故D正确。 故选D。 【变式】跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则（　　） A．向任意方向摇绳一定都能产生电流 B．只能在赤道平面上产生电流 C．跳绳发电属于电磁感应 D．跳绳发电属于电流的磁效应 【答案】C 【解析】AB．地球是个大磁体，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，所以磁感线大致沿南北方向，所以若两位同学站在东西方向，摇动铜线跳绳切割磁感线运动，有电流，若站在南北方向，则跳绳不切割磁感线，无电流，所以电流方向与绳子运动方向有关，故AB错误； CD．跳绳发电属于电磁感应现象，故C正确，D错误。 故选C。 考题2：探究感应电流产生的条件 【例2】电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。图中能说明这一原理的是（　　） A．通电导体在磁场中受到安培力 B．导体棒切割磁感线产生感应电流 C．通电螺线管的磁性强弱与电流大小有关 D．通电导体周围存在磁场 【答案】B 【解析】由题意可知，刷身份证时会产生感应电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其工作原理为电磁感应现象。 A．图中有电源，为电动机的工作原理，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，故A不符合题意； B．图中没有电源，为发电机的工作原理，是根据电磁感应现象制成的，故B符合题意； C．图示的实验是探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系，运用了电流的磁效应，故C不符合题意； D．图示为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故D不符合题意。 故选B。 【变式】电磁感应现象的发现具有极其重大的划时代的历史意义，它为人类大规模利用电能，继而进入电气化时代奠定了理论基础。关于法拉第“磁生电”实验说法正确的是（　　） A．闭合开关时电流计指针发生偏转，断开开关时电流计指针不偏转 B．保持滑动变阻器滑片位置不变，将条形磁体插入螺线管中静止不动时，电流计指针稳定且示数不为零 C．保持滑动变阻器滑片位置不变，将A通电螺线管抽出B螺线管中时，电流计指针发生偏转 D．保持A通电螺线管位置不变，左右移动滑动变阻器滑片，电流计指针不偏转 【答案】C 【解析】A．闭合开关和断开开关时，通过B螺线管的磁通量发生变化，故闭合开关和断开开关时电流计指针都发生偏转，A错误； B．保持滑动变阻器滑片位置不变，将条形磁体插入螺线管中静止不动时，通过B螺线管的磁通量不变，B螺线管无感应电流，则电流计指针不发生偏转，示数为0，B错误； C．保持滑动变阻器滑片位置不变，将A通电螺线管抽出B螺线管中时，通过B螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，C正确； D．保持A通电螺线管位置不变，左右移动滑动变阻器滑片，通过B螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，D错误。 故选C。 ▉题型02感应电流方向的判断 考题1：右手定则 【例1】航母上的飞机起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理示意图如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同、已知铜的电阻率较小，不计所有接触面间的摩擦，则闭合开关S的瞬间（　　）      A．铝环向右运动，铜环向左运动 B．铝环和铜环都向右运动 C．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 D．从左向右看，铜环中的感应电流沿逆时针方向 【答案】C 【解析】AB．闭合开关S的瞬间，穿过两个金属环的磁通量向左增大，由楞次定律的推广可知，为阻碍磁通量的增大，铝环向左运动，铜环向右运动，AB错误； C．由于铝环和铜环的形状、大小相同、已知铜的电阻率较小，则有铜环的电阻较小，在闭合开关S的瞬间，两环产生的感应电动势大小相等，可知铜环中的感应电流大于铝环中的感应电流，则铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，C正确； D．闭合开关S的瞬间，由右手螺旋定则可知，固定线圈产生的磁场方向向左且增大，则穿过铜环的磁通量向左增大，由楞次定律可知，从左向右看，铜环中的感应电流沿顺时针方向，D错误。 故选C。 【变式】如图所示，A为一水平匀速旋转的橡胶盘，其均匀分布有大量的正电荷，在圆盘正下方水平放置一通电直导线，电流的方向如图所示，当圆盘绕中心轴高速顺时针（从上向下看）转动时，通电直导线所受磁场力的方向是（　　）    A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向外 D．水平向里 【答案】D 【解析】带正电圆盘以题图所示方向转动时，从上向下看，形成顺时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，在圆盘下方形成的磁场方向竖直向下，根据左手定则，伸开左手，让四指和电流方向一致，磁感线穿过手心，则大拇指指向纸面里侧，因此安培力的方向水平向里，故ABC错误，D正确。 故选D。 考题2：楞次定律 【例2】下列四幅图中的现象说法正确的是（   ） A．甲图，麦克斯韦利用该装置验证了电磁波存在 B．乙图，闭合和断开开关瞬间，电流表指针偏转方向相反 C．丙图，磁块在平行于轴线的裂缝铝管中由静止开始下落做自由落体运动 D．丁图，电子感应加速器中，磁场作用力使电子做加速运动 【答案】B 【解析】A．甲图，赫兹利用该装置验证了电磁波存在，故A错误； B．乙图，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，闭合和断开开关瞬间，电流表指针偏转方向相反，故B正确； C．丙图，铝管虽然有裂缝，但磁块在下落时，在铝管上仍会产生感应电流，感应电流的磁场反过来对磁块的运动形成电磁阻尼，所以，磁块在平行于轴线的裂缝铝管中由静止开始下落并不是自由落体运动，故C错误； D．丁图，电子感应加速器中，变化的磁场产生的感生电场使电子做加速运动，故D错误。 故选B。 【变式】如图所示，内部光滑、足够长的铝管竖直固定在水平桌面上，直径略小于铝管内径的圆柱形磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁碰撞，不计空气阻力。下列选项正确的是（　　） A．磁体一直做加速运动 B．磁体下落过程中安培力对铝管做正功 C．磁体下落过程中铝管产生的焦耳热量等于磁铁动能的变化 D．经过较长时间后，铝管对桌面的压力等于铝管和磁体的重力之和 【答案】D 【解析】AD．在磁体穿过铝管的过程中，铝管的磁通量发生变化，根据楞次定律可得，磁体受铝管竖直向上的安培力，又根据法拉第电磁感应定律可得，磁体的速度越大，所受铝管中产生的感应电动势越大，感应电流也就越大，磁体所受的安培力也越大。再根据牛顿第二定律可得，对磁体 随着磁体下落过程中速度增大，安培力增大，则加速度减小，直到加速度减为0，铝管足够长，磁体下落时间较长，则最后磁体匀速运动，磁体受的安培力与磁体重力大小相等，方向相反。由牛顿第三定律得磁体对铝管的安培力竖直向下，大小与磁体重力大小相等。对铝管受力分析，桌面对铝管的支持力等于铝管的重力与所受安培力大小之和，即等于铝管和磁体的重力之和。又有牛顿第三定律可知，铝管对桌面的压力等于铝管和磁体的重力之和。 故A错误，D正确； B．因为铝管静止不动，所以磁体下落过程中安培力对铝管为0。故B错误； C．由能量守恒可得，磁体下落过程中铝管产生的焦耳热量等于磁铁机械能的变化。故C错误； 故选D。 ▉题型03法拉第电磁感应定律 考题1：法拉第电磁感应定律的内容 【例1】如图所示，将圆柱形铝块放入真空冶炼炉中。冶炼炉中磁场是均匀分布的；铝块可视为由横截面积相同、半径大小不同的铝环拼在一起组成。下列说法正确的有（　　） A．环中电流的大小与环半径的二次方成正比 B．环中电功率的大小与环半径的三次方成正比 C．相同时间内环中产生的热量与环半径的四次方成正比 D．若将铝块换成电阻率更小的铜块，则相同横截面积、相同半径的铜环发热功率更小 【答案】B 【解析】A．根据法拉第电磁感应定律 所以环中电流的大小为 即环中电流的大小与环半径成正比，故A错误； BD．环中电功率的大小为 即环中电功率的大小与环半径的三次方成正比，若将铝块换成电阻率更小的铜块，则相同横截面积、相同半径的铜环发热功率更大，故B正确，D错误； C．相同时间内环中产生的热量为 即相同时间内环中产生的热量与环半径的三次方成正比，故C错误。 故选B。 【变式】某兴趣小组使用图甲所示的装置，探究钕磁铁在长螺线管中运动产生的感应电流变化规律，将螺线管一端固定在铁架台上，另一端自然下垂，电流传感器连接长螺线管的上下两端，将钕磁铁从靠近螺线管的上方由静止释放。在钕磁铁穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流随时间变化的图像如图乙所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（    ） A．时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大 B．时间内，钕磁铁做匀速直线运动 C．若只增加钕磁铁释放高度，则感应电流的峰值变大 D．若只调转钕磁铁的极性，再从同一位置释放，感应电流的方向不变 【答案】C 【解析】A．时刻电流为0，说明感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律有 可知穿过线圈磁通量的变化率为0，A项错误； B．时间内，电流为0，则磁铁不受安培力，只受重力，钕磁铁做匀加速直线运动，B项错误； C．若只增加钕磁铁释放高度，切割速度变大，则感应电流的峰值也变大，C项正确； D．若只调转钕磁铁的极性，再从同一位置释放，磁场方向相反，故感应电流也将反向，D项错误。 故选C。 考题2：动生电动势和感生电动势 【例2】如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为阻值为2R的金属棒，一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度水平匀速转动，转动时棒与圆环接触良好，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和一个平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．带电微粒带负电 B．若增大角速度，微粒将向下运动 C．金属棒产生的电动势为 D．电阻消耗的电功率为 【答案】D 【解析】A．导体棒转动时，根据右手定则可知，产生的感应电流流过电阻R的方向向上，可知电容器下板带正电，带电微粒带正电，选项A错误； B．若增大角速度，则电容器两板间电压变大，场强变大，向上的电场力变大，可知微粒将向上运动，选项B错误； C．金属棒产生的电动势为 选项C错误； D．感应电流 电阻消耗的电功率为 选项D正确。 故选D。 【变式】拓扑结构在现代物理学中具有广泛的应用。现有一条绝缘纸带，两条平行长边镶有铜丝，将纸带一端扭转180°，与另一端连接，形成拓扑结构的莫比乌斯环，如图所示。连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为R的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r的圆（r < R）。若磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B = kt（k为常量），则回路中产生的感应电动势大小为（　　） A．0 B．kπR2 C．2kπr2 D．2kπR2 【答案】C 【解析】由题意可知，铜丝构成的“莫比乌斯环”形成了两匝（n = 2）线圈串联的闭合回路，穿过回路的磁场有效面积为 根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应电动势大小为 故选C。 ▉题型04法拉第电磁感应定律的应用 考题1：线框模型 【例1】如图（a）所示，底部固定有正方形线框的列车进站停靠时，以初速度v水平进入竖直向上的磁感应强度为B的正方形有界匀强磁场区域，如图（b）所示，假设正方形线框边长为，每条边的电阻相同。磁场的区域边长为d，且，列车运动过程中受到的轨道摩擦力和空气阻力恒定，下列说法正确的是（　　） A．线框进入磁场过程中，克服安培力做的功小于线框中产生的焦耳热 B．线框离开磁场过程中，克服安培力做的功等于线框减少的动能 C．线框右边刚刚进入磁场时，感应电流沿图（b）逆时针方向，其两端的电压为 D．线框右边刚刚进入磁场时，感应电流沿图（b）顺时针方向，其两端的电压为 【答案】D 【解析】A．根据功能关系可知线框克服安培力做的功全部转化为电能，线框为纯电阻电路，则又全部转化为线框中产生的焦耳热，则克服安培力做的功等于线框中产生的焦耳热，故A错误； B．线框离开磁场过程中，根据动能定理可知克服安培力做功与克服摩擦力、空气阻力做功之和等于线框和列车动能的减小量，故B错误； CD．根据右手定则，线框进入磁场时，感应电流沿顺时针方向。线框此时切割磁感线产生的感应电动势为，导线框右边两端的电压为路端电压，即为 故C错误，D正确。 故选D。 【变式】两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图甲所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t=0时刻进入磁场，导线框中感应电动势随时间变化的图像如图乙所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正），则下列说法正确的是（　　） A．匀强磁场区域的宽度为0.3m B．磁感应强度的大小为0.5T C．磁感应强度的方向垂直于纸面向里 D．在t=0至t=0.2s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.04N 【答案】D 【解析】A．根据题意可知，匀强磁场区域的宽度为 故A错误； B．由电动势的图可知，线框在0.2s刚好完全进入磁场，运动距离为线框长度L，导线框运动的速度为 根据动生电动势公式和图像知 代入数据解得 故B错误； C．根据楞次定律可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，故C错误； D．在t=0至t=0.2s这段时间内，导线框中的感应电流大小为 导线框所受的安培力大小为 故D正确。 故选D。 考题2：单杆模型 【例2】如图甲、乙所示的电路中，两光滑平行导轨之间的距离均为L，在两导轨之间的平面内都有垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，两金属杆完全相同、阻值均为r，均与导轨接触良好。图甲中导轨的左端接有阻值为R的定值电阻，金属杆在水平拉力的作用下以速度v水平向右做匀速运动；图乙中导轨的左端接有内阻不计的电源，金属杆通过跨过定滑轮的绝缘轻绳与一重物相连，杆正以速度v水平向右做匀速运动，电路中的电流为I。若导轨电阻不计，忽略所有摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．两杆所受安培力的方向相同 B．图甲、乙中两杆所受安培力大小之比为 C．在时间Δt内图甲中金属杆产生的热量为 D．在时间Δt内图乙中电源输出的能量为BILvΔt 【答案】C 【解析】AB．图甲中电路，由闭合电路欧姆定律可得 I1= 金属杆受到的安培力 F1=BI1L= 方向水平向左，图乙中金属杆受到的安培力 F2=BIL 方向水平向右，两杆所受安培力方向相反，大小之比为 故AB错误； C．在Δt时间内，图甲中金属杆产生的电能等于金属杆克服安培力做的功 E电=F1vΔt= 故C正确； D．图乙中电源输出的能量等于安培力对金属杆做的功，即 E机=F2vΔt+I2rΔt=BILvΔt+I2rΔt 故D错误。 故选C。 【变式】如图所示，两足够长的平行导轨竖直放置，水平部分粗糙并固定在绝缘水平面上，弯曲部分光滑，两部分平滑连接，空间中存在竖直向下的匀强磁场，导轨右端与定值电阻相连。让导体棒ab从弯曲导轨上某位置由静止开始下滑，在水平导轨上运动一段距离后静止，导体棒ab运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．导体棒ab运动过程中，回路中产生逆时针方向的电流（从上往下看） B．导体棒ab沿光滑弯曲导轨运动过程中，通过电阻的电流一直增加 C．导体棒ab沿弯曲导轨运动过程中，所受安培力方向沿导轨切线向上 D．导体棒ab运动过程中，其机械能的减少量大于定值电阻和导体棒产生的热量之和 【答案】D 【解析】A．导体棒ab运动过程中，根据右手定则可知，回路中产生顺时针方向的电流（从上往下看），故A错误； BC．导体棒ab沿光滑弯曲导轨运动过程中，由左手定则可知，所受安培力方向水平向左；当导体棒运动到最底端时，重力沿切线方向的分力为0；所以在弯曲导轨运动过程中，重力沿切线方向的分力先大于安培力沿切线方向的分力，导体棒的速率增加；当重力沿切线方向的分力等于安培力沿切线方向的分力时，导体棒的速率最大；之后重力沿切线方向的分力小于安培力沿切线方向的分力，导体棒的速率减小，根据 可知电流I先增大，后减小，故BC错误； D．根据能量守恒定律可知，导体棒ab运动过程中减少的机械能转化为回路中定值电阻和导体棒产生的热量之和以及在水平轨道因摩擦而产生的热量，故其机械能的减少量大于定值电阻和导体棒产生的热量之和，故D正确。 故选D。 ▉题型05自感和涡流 考题1：自感与互感 【例1】如图所示电路中， A、B为两个相同灯泡，L为自感系数较大、电阻可忽略不计的电感线圈，C为电容较大的电容器，下列说法中正确的是（　　） A．接通开关S，A立即变亮，最后A比B亮 B．接通开关S，B逐渐变亮，最后A、B一样亮 C．断开开关S，A、B都立刻熄灭 D．断开开关S，A、B都逐渐熄灭 【答案】B 【解析】AB．接通开关S，电容器C要通过A充电，因此A立刻亮，由于充电电流越来越小，当充电完毕后，相当于断路，而L对电流变化有阻碍作用，所以通过B的电流逐渐增大，故B逐渐变亮，当闭合足够长时间后，C中无电流，相当于断路，L相当于短路，因此A、B一样亮，故A错误，B正确； CD．当S闭合足够长时间后再断开，A立刻熄灭，而L产生自感电动势，且电容器也要对B放电，故B要逐渐熄灭，故CD错误。 故选B。 【变式】“福建舰”是我国第一艘采用电磁弹射装置的航空母舰。如图是某实验小组做的弹射模拟装置，首先将单刀双掷开关打到a，用电动势为E的电源给电容为C的电容器充电。电容器充满电后开关打到b，驱动线圈通电产生磁场，同时发射线圈从绝缘且内壁光滑的发射管道内弹射出去。下列说法正确的是（　　） A．发射线圈中感应电流产生的磁场水平向右 B．开关打到b的瞬间，发射线圈中的感应电动势最大 C．开关打到b的瞬间，驱动线圈的自感电动势最小 D．开关打到b的瞬间，发射线圈的安培力最大 【答案】B 【解析】A．由于电容器放电，驱动线圈的电流增大，通过发射线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，发射线圈内部的感应磁场方向水平向左，故A错误； BC．开关打到b的瞬间，驱动线圈的电流变化率最大，驱动线圈的自感电动势最大，则此时通过发射线圈的磁通量变化得最快，发射线圈中的感应电动势最大，故B正确，C错误； D．开关打到b的瞬间，由上述分析可知感应电流最大，但此时驱动线圈产生的磁感应强度大小为零，发射线圈所受安培力并非最大。故D错误。 故选B。 考题2： 涡流 【例2】如图所示，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（    ） A．阻尼器摆动时产生的涡流源于外部电源供电 B．阻尼器最终将机械能转化为内能 C．风速越大，导体板中磁通量变化率越小 D．阻尼器摆动时产生的涡流源于电流的磁效应现象 【答案】B 【解析】AD．阻尼器摆动时，永磁铁通过导体板上方使之磁通量发生变化，从而在导体板中产生涡流，属于电磁感应现象，故AD错误； B．通过阻碍质量块和永磁铁的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转化为焦耳热，故B正确； C．风速越大，质量块摆动越快，则导体板中磁通量变化率越大，故C错误。 故选B。 【变式】下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是（    ） A．甲图中，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框将沿顺时针方向转动 B．乙图中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量使金属熔化，从而冶炼金属 C．丙图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，起到电磁驱动的作用 D．图丁中，铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速不变 【答案】A 【解析】A．根据电磁驱动原理可知，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框也顺时针转动，故A正确； B．真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，周围空间产生高频磁场，炉内的金属内部就产生很强的涡流，从而冶炼金属，故B错误； C．磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，线圈通电受力后带动铝框转动，铝框内产生涡流，在电磁阻尼的作用下，线圈很快停止摆动，故C错误； D．铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘中产生涡流，铜盘受到电磁阻尼作用，铜盘的转速变小，故D错误。 故选A。 ▉题型06电磁阻尼 电磁驱动 考题1：电磁阻尼 【例1】如图三个实验，图甲是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻R相连。图乙是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴无摩擦转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针。图丙是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴无摩擦转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。则（    ） A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，无感应电流通过R B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动：反之，转动小磁针，圆盘不动 C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 【答案】C 【解析】A．圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故有感应电流流过R，故A错误； B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，因安培力的作用，另一个物体也会跟着转动，故B错误； C．开关闭合瞬间，圆板受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据电磁场理论可知，产生逆时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有顺时针电场力，圆盘会顺时针（俯视）转动，故C正确； D．如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动，显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程，并不是电磁驱动，故D错误。 故选C。 【变式】空间中有足够大的磁场区域，方向如图所示，磁场内有一个竖直固定的半圆形滑轨，滑轨两端在同一水平线上。闭合金属环从滑轨右端静止滑下，不计一切摩擦，下列说法正确的是（    ） A．若是匀强磁场，环上滑的最大高度小于h B．若是匀强磁场，环上滑的最大高度等于h C．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度等于h D．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度大于h 【答案】B 【解析】AB．若是匀强磁场，金属环在滑动过程中穿过金属环的磁通量恒定，金属环中不会产生感应电流，金属环的机械能守恒，环上滑的最大高度等于h，A错误，B正确； CD．若是非匀强磁场，金属环在滑动过程中，穿过金属环的磁通量发生变化，金属环中会产生感应电流，会产生焦耳热，则根据能量守恒定律可知，金属环的机械能会减少，环上滑的最大高度会小于h，CD错误。 故选B。 考题2：电磁驱动 【例2】如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示，关于该“简易电动机”，下列说法正确的是（　　） A．线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系 B．从上往下看，该“简易电动机”顺时针旋转 C．其工作原理是导线切割磁感线产生感应电流从而使导线框受到安培力而转动 D．电池消耗的电能全部转化为线框的动能 【答案】B 【解析】A．线框①、②两部分导线电阻在电路中是并联关系。故A错误； B．线框的上下两条边受到安培力的作用而发生转动的，根据左手定则可以判断从上往下看，线框将做顺时针转动。故B正确； C．电动机的工作原理是通电导线在磁场中受安培力的作用。故C错误； D．电池消耗的电能一部分用于线框发热产生的内能，一部分提供线框的动能。故D错误。 故选B。 【变式】如图所示，一空心铝管与水平面成角倾斜固定放置。现把一枚质量为、直径略小于铝管直径的圆柱形小磁块从上端管口无初速度放入管中，小磁块从下端口滑出时的速度为，已知该铝管长度为，小磁块和管间的摩擦力是小磁块重力的倍，重力加速度为。下列说法正确的是（    ） A．小磁块做匀加速直线运动 B．小磁块在运动过程中，受到的重力和摩擦力的总冲量为 C．小磁块在运动过程中，铝管产生的热量为 D．小磁块在运动过程中，铝管和小磁块产生的热量为 【答案】D 【解析】 A． 小磁块运动过程中，在铝管中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍小磁块的相对运动，根据牛顿第二定律 由于小磁块做加速运动，则感应电流变大，感应电流的磁场对小磁块的阻力逐渐增大，则小磁块的加速度逐渐减小，小磁块做变加速直线运动，A错误； B．小磁块受重力、摩擦力和感应电流磁场的阻力作用，它们的总冲量等于动量变化量，即，B错误； C．小磁块运动过程中，摩擦产生热量为。感应电流产生焦耳热，则铝管产生的热量不等于，C错误； D．根据能量守恒，铝管和小磁块产生的总热量为 D正确。 故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 电磁感应 题型01 电磁感应现象 题型02感应电流方向的判断 题型03法拉第电磁感应定律 题型04法拉第电磁感应定律的应用 题型05自感和涡流 题型06电磁阻尼 电磁驱动 ▉题型01电磁感应现象 考题1：电磁感应的发现过程 【例1】图中与磁现象有关的四个实验，其对应判断正确的是（　　） A．甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同 B．乙图说明磁场对电流有力的作用，根据该原理制成了电动机 C．丙图表明通电导线周围存在着磁场，如果将小磁针移走，该磁场将消失 D．丁图中左边铁钉吸引大头针较多，表明电流相同时，线圈匝数越多电磁铁磁性越强 【变式】跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则（　　） A．向任意方向摇绳一定都能产生电流 B．只能在赤道平面上产生电流 C．跳绳发电属于电磁感应 D．跳绳发电属于电流的磁效应 考题2：探究感应电流产生的条件 【例2】电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。图中能说明这一原理的是（　　） A．通电导体在磁场中受到安培力 B．导体棒切割磁感线产生感应电流 C．通电螺线管的磁性强弱与电流大小有关 D．通电导体周围存在磁场 【变式】电磁感应现象的发现具有极其重大的划时代的历史意义，它为人类大规模利用电能，继而进入电气化时代奠定了理论基础。关于法拉第“磁生电”实验说法正确的是（　　） A．闭合开关时电流计指针发生偏转，断开开关时电流计指针不偏转 B．保持滑动变阻器滑片位置不变，将条形磁体插入螺线管中静止不动时，电流计指针稳定且示数不为零 C．保持滑动变阻器滑片位置不变，将A通电螺线管抽出B螺线管中时，电流计指针发生偏转 D．保持A通电螺线管位置不变，左右移动滑动变阻器滑片，电流计指针不偏转 ▉题型02感应电流方向的判断 考题1：右手定则 【例1】航母上的飞机起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理示意图如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同、已知铜的电阻率较小，不计所有接触面间的摩擦，则闭合开关S的瞬间（　　）      A．铝环向右运动，铜环向左运动 B．铝环和铜环都向右运动 C．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 D．从左向右看，铜环中的感应电流沿逆时针方向 【变式】如图所示，A为一水平匀速旋转的橡胶盘，其均匀分布有大量的正电荷，在圆盘正下方水平放置一通电直导线，电流的方向如图所示，当圆盘绕中心轴高速顺时针（从上向下看）转动时，通电直导线所受磁场力的方向是（　　）    A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向外 D．水平向里 考题2：楞次定律 【例2】下列四幅图中的现象说法正确的是（   ） A．甲图，麦克斯韦利用该装置验证了电磁波存在 B．乙图，闭合和断开开关瞬间，电流表指针偏转方向相反 C．丙图，磁块在平行于轴线的裂缝铝管中由静止开始下落做自由落体运动 D．丁图，电子感应加速器中，磁场作用力使电子做加速运动 【变式】如图所示，内部光滑、足够长的铝管竖直固定在水平桌面上，直径略小于铝管内径的圆柱形磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁碰撞，不计空气阻力。下列选项正确的是（　　） A．磁体一直做加速运动 B．磁体下落过程中安培力对铝管做正功 C．磁体下落过程中铝管产生的焦耳热量等于磁铁动能的变化 D．经过较长时间后，铝管对桌面的压力等于铝管和磁体的重力之和 ▉题型03法拉第电磁感应定律 考题1：法拉第电磁感应定律的内容 【例1】如图所示，将圆柱形铝块放入真空冶炼炉中。冶炼炉中磁场是均匀分布的；铝块可视为由横截面积相同、半径大小不同的铝环拼在一起组成。下列说法正确的有（　　） A．环中电流的大小与环半径的二次方成正比 B．环中电功率的大小与环半径的三次方成正比 C．相同时间内环中产生的热量与环半径的四次方成正比 D．若将铝块换成电阻率更小的铜块，则相同横截面积、相同半径的铜环发热功率更小 【变式】某兴趣小组使用图甲所示的装置，探究钕磁铁在长螺线管中运动产生的感应电流变化规律，将螺线管一端固定在铁架台上，另一端自然下垂，电流传感器连接长螺线管的上下两端，将钕磁铁从靠近螺线管的上方由静止释放。在钕磁铁穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流随时间变化的图像如图乙所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（    ） A．时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大 B．时间内，钕磁铁做匀速直线运动 C．若只增加钕磁铁释放高度，则感应电流的峰值变大 D．若只调转钕磁铁的极性，再从同一位置释放，感应电流的方向不变 考题2：动生电动势和感生电动势 【例2】如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为阻值为2R的金属棒，一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度水平匀速转动，转动时棒与圆环接触良好，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和一个平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．带电微粒带负电 B．若增大角速度，微粒将向下运动 C．金属棒产生的电动势为 D．电阻消耗的电功率为 【变式】拓扑结构在现代物理学中具有广泛的应用。现有一条绝缘纸带，两条平行长边镶有铜丝，将纸带一端扭转180°，与另一端连接，形成拓扑结构的莫比乌斯环，如图所示。连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为R的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r的圆（r < R）。若磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B = kt（k为常量），则回路中产生的感应电动势大小为（　　） A．0 B．kπR2 C．2kπr2 D．2kπR2 ▉题型04法拉第电磁感应定律的应用 考题1：线框模型 【例1】如图（a）所示，底部固定有正方形线框的列车进站停靠时，以初速度v水平进入竖直向上的磁感应强度为B的正方形有界匀强磁场区域，如图（b）所示，假设正方形线框边长为，每条边的电阻相同。磁场的区域边长为d，且，列车运动过程中受到的轨道摩擦力和空气阻力恒定，下列说法正确的是（　　） A．线框进入磁场过程中，克服安培力做的功小于线框中产生的焦耳热 B．线框离开磁场过程中，克服安培力做的功等于线框减少的动能 C．线框右边刚刚进入磁场时，感应电流沿图（b）逆时针方向，其两端的电压为 D．线框右边刚刚进入磁场时，感应电流沿图（b）顺时针方向，其两端的电压为 【变式】两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图甲所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t=0时刻进入磁场，导线框中感应电动势随时间变化的图像如图乙所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正），则下列说法正确的是（　　） A．匀强磁场区域的宽度为0.3m B．磁感应强度的大小为0.5T C．磁感应强度的方向垂直于纸面向里 D．在t=0至t=0.2s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.04N 考题2：单杆模型 【例2】如图甲、乙所示的电路中，两光滑平行导轨之间的距离均为L，在两导轨之间的平面内都有垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，两金属杆完全相同、阻值均为r，均与导轨接触良好。图甲中导轨的左端接有阻值为R的定值电阻，金属杆在水平拉力的作用下以速度v水平向右做匀速运动；图乙中导轨的左端接有内阻不计的电源，金属杆通过跨过定滑轮的绝缘轻绳与一重物相连，杆正以速度v水平向右做匀速运动，电路中的电流为I。若导轨电阻不计，忽略所有摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．两杆所受安培力的方向相同 B．图甲、乙中两杆所受安培力大小之比为 C．在时间Δt内图甲中金属杆产生的热量为 D．在时间Δt内图乙中电源输出的能量为BILvΔt 【变式】如图所示，两足够长的平行导轨竖直放置，水平部分粗糙并固定在绝缘水平面上，弯曲部分光滑，两部分平滑连接，空间中存在竖直向下的匀强磁场，导轨右端与定值电阻相连。让导体棒ab从弯曲导轨上某位置由静止开始下滑，在水平导轨上运动一段距离后静止，导体棒ab运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．导体棒ab运动过程中，回路中产生逆时针方向的电流（从上往下看） B．导体棒ab沿光滑弯曲导轨运动过程中，通过电阻的电流一直增加 C．导体棒ab沿弯曲导轨运动过程中，所受安培力方向沿导轨切线向上 D．导体棒ab运动过程中，其机械能的减少量大于定值电阻和导体棒产生的热量之和 ▉题型05自感和涡流 考题1：自感与互感 【例1】如图所示电路中， A、B为两个相同灯泡，L为自感系数较大、电阻可忽略不计的电感线圈，C为电容较大的电容器，下列说法中正确的是（　　） A．接通开关S，A立即变亮，最后A比B亮 B．接通开关S，B逐渐变亮，最后A、B一样亮 C．断开开关S，A、B都立刻熄灭 D．断开开关S，A、B都逐渐熄灭 【变式】“福建舰”是我国第一艘采用电磁弹射装置的航空母舰。如图是某实验小组做的弹射模拟装置，首先将单刀双掷开关打到a，用电动势为E的电源给电容为C的电容器充电。电容器充满电后开关打到b，驱动线圈通电产生磁场，同时发射线圈从绝缘且内壁光滑的发射管道内弹射出去。下列说法正确的是（　　） A．发射线圈中感应电流产生的磁场水平向右 B．开关打到b的瞬间，发射线圈中的感应电动势最大 C．开关打到b的瞬间，驱动线圈的自感电动势最小 D．开关打到b的瞬间，发射线圈的安培力最大 考题2： 涡流 【例2】如图所示，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（    ） A．阻尼器摆动时产生的涡流源于外部电源供电 B．阻尼器最终将机械能转化为内能 C．风速越大，导体板中磁通量变化率越小 D．阻尼器摆动时产生的涡流源于电流的磁效应现象 【变式】下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是（    ） A．甲图中，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框将沿顺时针方向转动 B．乙图中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量使金属熔化，从而冶炼金属 C．丙图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，起到电磁驱动的作用 D．图丁中，铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速不变 ▉题型06电磁阻尼 电磁驱动 考题1：电磁阻尼 【例1】如图三个实验，图甲是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻R相连。图乙是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴无摩擦转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针。图丙是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴无摩擦转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。则（    ） A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，无感应电流通过R B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动：反之，转动小磁针，圆盘不动 C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 【变式】空间中有足够大的磁场区域，方向如图所示，磁场内有一个竖直固定的半圆形滑轨，滑轨两端在同一水平线上。闭合金属环从滑轨右端静止滑下，不计一切摩擦，下列说法正确的是（    ） A．若是匀强磁场，环上滑的最大高度小于h B．若是匀强磁场，环上滑的最大高度等于h C．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度等于h D．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度大于h 考题2：电磁驱动 【例2】如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示，关于该“简易电动机”，下列说法正确的是（　　） A．线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系 B．从上往下看，该“简易电动机”顺时针旋转 C．其工作原理是导线切割磁感线产生感应电流从而使导线框受到安培力而转动 D．电池消耗的电能全部转化为线框的动能 【变式】如图所示，一空心铝管与水平面成角倾斜固定放置。现把一枚质量为、直径略小于铝管直径的圆柱形小磁块从上端管口无初速度放入管中，小磁块从下端口滑出时的速度为，已知该铝管长度为，小磁块和管间的摩擦力是小磁块重力的倍，重力加速度为。下列说法正确的是（    ） A．小磁块做匀加速直线运动 B．小磁块在运动过程中，受到的重力和摩擦力的总冲量为 C．小磁块在运动过程中，铝管产生的热量为 D．小磁块在运动过程中，铝管和小磁块产生的热量为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$