第2章 电磁感应及其应用 单元综合提升-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

单元综合提升 (2021·北京高考)某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是(　　) A．未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势 B．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用 C．接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势 D．接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用 答案：D 解析：两接线柱用导线连接后，与线圈形成闭合电路，由于搬运使线圈晃动，磁通量发生变化，线圈中产生感应电动势，C错误；两接线柱未接导线时没有形成闭合电路，有感应电动势，但不会产生感应电流，线圈在磁场中不会受到安培力的作用，A、B错误；接线柱之间接上导线后形成了闭合回路，磁通量变化产生感应电动势的同时线圈内会产生电流，通电的线圈在磁场中受到安培力的阻碍作用，线圈连带带表针晃动减弱，D正确。 [衔接教材]　教科版选择性必修第二册P44 在磁电式电表中，一般将线圈绕在一个轻铝框上，这样线圈通电后受力，带动指针和铝框一起转动，铝框内产生涡流，在电磁阻尼的作用下，线圈很快停止摆动，使指针能很快稳定指到读数位置上。如果电表不用时，特别是在携带搬运过程中，为了减少线圈与指针的剧烈摆动，可以用导线将正、负接线柱短路。这样，线圈形成的闭合回路在磁场中摆动时出现感应电流，产生电磁阻尼，既可避免指针因摆动剧烈而变形，又减小轴承处的磨损。 学生用书第76页 [衔接分析]　本题以磁电式电流表搬运中表针晃动为情景设计问题，与教材P44页内容为同源情景，重点考查电磁阻尼现象。 针对练．(多选) 如图是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法正确的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．2是磁铁，在1中产生涡流 B．1是磁铁，在2中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快地稳定 答案：AD 解析：2是磁铁，1在2中转动，1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动，总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻碍作用，所以它能使指针很快地稳定下来，故A、D正确，B、C错误。 (2022·北京高考)如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则(　　) A．线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a B．线框中产生的感应电流逐渐增大 C．线框ad边所受的安培力大小恒定 D．线框整体受到的安培力方向水平向右 答案：D 解析：根据安培定则，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律得，线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a，选项A错误；线框中产生的感应电流为I＝＝n·，空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，选项B错误；线框ad边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式F安＝ILB知ad边所受的安培力变大，选项C错误；根据左手定则，线框ad边所受的安培力水平向右，线框bc边所受的安培力水平向左，由通电直导线的磁场分布特点可知线框ad边所处的磁场的磁感应强度较大，故线框整体受到的安培力方向水平向右，选项D正确。 [衔接教材]　教科版选择性必修第二册P35·T5 在线框附近放置一根与其共面的长直通电导线，电流方向如图所示，当线圈中产生顺时针方向的感应电流(垂直纸面向里看)时，导线中的电流如何变化？ [衔接分析]　本题以闭合线框在通电直导线周围的磁场中发生电磁感应为情景设计问题。与教材P35·T5为同源情景，重点考查楞次定律和安培力。 针对练．(多选)(2025·河南郑州高二阶段练习)将一个金属圆环和一根长直导线固定在绝缘水平面上，第一次如图甲所示，圆环中通有沿逆时针方向的恒定电流，直导线中通有从a到b的恒定电流；第二次如图乙所示，圆环和直导线中开始均没有电流，给直导线通电的一瞬间，圆环中产生了沿逆时针方向的电流，则下列判断正确的是(　　) A．图甲中，圆环有向左运动的趋势 B．图甲中，圆环有向右运动的趋势 C．图乙中，直导线中通入的电流从a到b D．图乙中，直导线中通入的电流从b到a 答案：BD 解析：题图甲中，直导线ab左侧的磁场垂直纸面向外，线圈靠近直导线的部分受到的安培力较大，方向向右，线圈离直导线较远的部分受到的安培力较小，方向向左，可知线圈受安培力的合力方向向右，圆环有向右运动的趋势，选项A错误，B正确；题图乙中，给直导线通电的一瞬间，圆环中产生了沿逆时针方向的电流，可知感应电流的磁场垂直纸面向外，直导线产生的磁场垂直纸面向里，直导线中通入的电流从b到a，选项C错误，D正确。 (多选)(2023·全国甲卷)一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离。如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示。则(　　) A．小磁体在玻璃管内下降速度越来越快 B．下落过程中，小磁体的N极、S极上下颠倒了8次 学生用书第77页 C．下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变 D．与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大 答案：AD 解析：电流的峰值越来越大，即小磁体在依次穿过每个线圈的过程中磁通量的变化率越来越大，因此小磁体的速度越来越大，A、D正确；假设小磁体是N极向下穿过线圈，则在穿入靠近每匝线圈的过程中磁通量向下增加，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针方向(俯视)的电流，而在穿出远离每匝线圈的过程中磁通量向下减少，线圈中产生顺时针方向(俯视)的电流，即电流方向相反，与题图乙中描绘的穿过线圈的过程电流方向变化相符，S极向下同理，所以磁铁穿过8匝线圈过程中会出现8个这样的图像，并且随下落速度的增加，感应电流的最大值逐渐变大，所以小磁体下落过程中N、S极没有颠倒，选项B错误；线圈可等效为条形磁体，线圈的电流越大则磁性越强，因电流的大小是变化的，小磁体受到的电磁阻力是变化的，不是一直不变的，C错误。 [衔接教材]　教科版选择性必修第二册P42·[讨论交流] 在如图所示的铜环上会出现感应电流吗？你能用图把感应电流示意性地画出来吗？ [衔接分析]　本题以磁体在线圈中运动为情景设计问题，与教材P42讨论交流为同源情景，重点考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律。 针对练．如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，t2时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是 (　　) A．在t2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0 B．在t1到t2时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度 C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力方向先向上后向下 D．在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量 答案：A 解析：t2时刻电流为0，说明感应电动势为0，由E＝n可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确；由“来拒去留”可知在t1到t2时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段F小于重力，由a＝可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B错误；由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力方向始终向上，故C错误；在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量与线圈的内能之和，故D错误。故选A。 1．(寻找导体切割磁感线的有效长度出错)如图所示，将一根包有绝缘层的硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通，图中a、b间距离为L，导线弯曲成的正弦图形顶部和底部到杆的距离均是d。右边虚线范围内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于弯曲导线所在平面向里的匀强磁场，磁场区域的宽度为，现导线在外力作用下沿杆以恒定的速度v向右运动，t＝0时刻a环刚从O点进入磁场区域，则下列说法正确的是(　　) A．在t＝时刻，回路中的感应电动势为Bdv B．在t＝时刻，回路中的感应电动势为2Bdv C．在t＝时刻，回路中的感应电流第一次改变方向 D．在t＝时刻，回路中的感应电流第一次改变方向 答案：D 解析：当t＝时，回路切割磁感线的有效长度为0，故感应电动势为0，故A错误；当t＝时，回路切割磁感线的有效长度为d，故感应电动势为Bdv，故B错误；t＝前金属杆中电流方向为a→b，t＝后金属杆中电流方向为b→a，则当t＝时，感应电流第一次改变方向，故C错误，D正确。 学生用书第78页 [易错分析]　误认为磁场中的导线长度即为公式E＝BLv中的L长度，其实公式中L应为导线在磁场中的有效长度，即导线在磁场中部分始末连线在垂直运动方向的投影长度。 2．(混淆内外电路、内外电压而出错)(2025·四川凉山宁南中学阶段练习)如图所示，一个各短边边长均为L、长边边长为3L、质地均匀的线框，匀速通过宽度为L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里，线框沿纸面运动，开始时线框右侧短边ab恰好与磁场左边界重合，此过程中最右侧短边两端点a、b两点间电势差Uab随时间t变化关系图像正确的是 (　　) 答案：D 解析：由题意可知，在运动0～L的过程中，ab边切割磁感线产生的感应电动势E1＝BLv，a点电势高于b点电势，则有Uab＝BLv；运动L～2L的过程中，产生的感应电动势E2＝2BLv，a点电势低于b点电势，则有Uab＝－×2BLv＝－BLv；运动2L～3L的过程中，长边切割磁感线产生的感应电动势E3＝3BLv，a点电势高于b点电势，则有Uab＝×3BLv＝BLv，故选D。 [易错分析]　找不准电源及正负极，从而混淆了内外电路，误认为Uab就是ab部分的电压，其实在ab进入磁场过程中ab为电源，Uab为外电压。 3．(对磁场分布情况不清出错)(2024·江苏常州期末)如图所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为导线圈Ⅱ，则关于导线圈中的感应电流及其方向(从上往下看)是(　　) A．有顺时针方向的感应电流 B．有逆时针方向的感应电流 C．有先逆时针后顺时针方向的感应电流 D．无感应电流 答案：A 解析：穿过线圈的磁通量包括磁体内全部和磁体外的一部分，当线圈突然缩小时，合磁通量增加，原因是磁体外向下穿过线圈的磁通量减少。由楞次定律判断，感应电流的方向(从上往下看)为顺时针方向，选项A正确。 [易错分析]　对条形磁体磁场分布情况不明确，误认为面积大，磁通量就大，其实只有在单向磁场中才存在面积越大，磁通量越大的结论。 4．(左、右手定则和安培定则使用混淆出错)(2025·上海延安中学期末)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　) A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右匀速运动 D．向左匀速运动 答案：B 解析：根据安培定则可知，ab在右侧产生的磁场方向为垂直于纸面向里，又因为MN向右运动，根据左手定则可判断MN中感应电流方向由M到N，由安培定则可知L1中感应电流产生的磁场方向向上，由楞次定律可知，L2中感应电流产生的磁场方向向上并减弱或向下并增强。如果L2中磁场向上减弱，则根据安培定则可知PQ中感应电流为Q到P且减小，再根据右手定则可知PQ向右减速运动；如果L2中磁场向下增强，根据安培定则可知PQ中感应电流为P到Q且增大，再根据右手定则可知PQ向左加速运动。故选B。 [易错分析]　切割磁感线产生感应电流的方向用右手定则，电流受安培力的方向用左手定则，电流产生磁场方向的判定用安培定则(右手螺旋定则)，由于该题频繁左右手使用，容易混淆出错。 学科网（北京）股份有限公司 $