15.电磁感应—课本情境与练习-2027届高考物理一轮复习

15电磁感应—课本情境与练习 1．从奥斯特发现电流周围存在磁场后，法拉第坚信磁一定能生电，他使用如图所示的装置进行实验研究，以至于经过了10年都没发现“磁生电”，主要原因是　　 A．励磁线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强 B．励磁线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场 C．感应线圈B中的匝数较少，产生的电流很小 D．励磁线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场 2．法拉第于1822年12月开始，多次对“磁生电”进行实验研究，直到1831年8月29日，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，如图所示，线圈A连接电池与开关，线圈B通过较长的导线闭合，并在其中一段水平直导线下方放置小磁针，开始时磁针静止。他发现，当开关合上瞬间，磁针偏转了一下。法拉第敏锐地意识到，寻找近10年的“磁生电”效应终于被发现了。对实验下列说法正确的是（　　） A．法拉第是利用“电生磁”现象来判断感应电流的有无 B．开关闭合瞬间，小磁针的N极向纸外旋转一下，并随即复原 C．开关闭合后，小磁针的N极向纸内旋转一定角度，并保持不变 D．开关闭合后，铁芯中始终存在磁场和涡流 3．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示，①电流计；②两节电池；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤电键；⑥滑动变阻器（用来控制电流以改变磁场强弱）等。 （1）按实验要求在实物图上连线 ； （2）若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，在电键刚闭合时电流计指针右偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑片向接线柱C移动时，电流计指针将 （填“左偏”、“不偏”或“右偏”）。 4．甲、乙、丙三位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。 (1)如图a，甲同学在断开开关时发现电流计指针向左偏转，下列操作中也能使指针向左偏转的有________。 A．闭合开关 B．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出 C．开关闭合时，将滑动变阻器滑片向左滑动 (2)如图b所示，乙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，如图c所示，时刻电流为0。下列说法正确的是（    ） A．在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0 B．在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度 C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下 D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加 (3)丙同学设计了如图d所示的实验装置，其中R为光敏电阻（其阻值与光照强度呈负相关），轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从右向左看，金属环A中电流方向为 （填“顺时针”或“逆时针”），A将会 （填“向左”或“向右”）运动。 5．某同学探究“感应电流产生的条件”的实验装置如图所示，下列说法正确的是（    ） A．条形磁体静止在线圈中，电流计的指针会偏转 B．条形磁体S极迅速插入线圈，电流计的指针不会偏转 C．条形磁体N极迅速抽出线圈，电流计的指针不会偏转 D．条形磁体的N极或S极迅速插入或抽出线圈，电流计的指针都会偏转 6．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在磁铁穿过线圈的过程中，以下说法正确的是（　　） A．磁铁靠近线圈过程，流经R的电流从a到b，电容C上极板带正电 B．磁铁离开线圈过程，流经R的电流从a到b，电容C下极板带正电 C．磁铁靠近线圈过程，磁铁加速度大于重力加速度g D．磁铁离开线圈过程，磁铁加速度小于重力加速度g 7．如图所示，A、B都是质量很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点自由转动。若用磁铁分别按图示方式靠近这两个圆环，则下面说法正确的是（    ）    A．磁铁N极靠近A环时，A环内部产生顺时针方向的感应电流（图示视角） B．磁铁N极靠近B环时，B环内部产生逆时针方向的感应电流（图示视角） C．磁铁N极靠近B环时，B环内没有感应电动势产生 D．磁铁的任意磁极靠近A环时，A环均会被排斥 8．如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上且金属环a位于通电螺线管中间位置，金属环b在螺线管右侧附近，b的环面与a的环面平行，当螺线管中电流减小时，下列说法正确的是（　　） A． a环有扩大的趋势 B．a环中无感应电流，不受安培力 C．b环靠近螺线管D．b环有缩小的趋势 9．如图所示，铝管竖直立于水平桌面上，小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，磁体不与管壁接触且无翻转，下列说法正确的是（　　）    A．铝管中产生水平方向的感应电流 B．铝管中产生竖直方向的感应电流 C．铝管对桌面的压力等于它的重力 D．铝管对桌面的压力小于它的重力 10．如图所示，一磁铁用细线悬挂，一个很长的铜管固定在磁铁的正下方，开始时磁铁上端与铜管上端相平，烧断细线，磁铁落入铜管的过程中，下列说法正确的是（　　） ①磁铁下落的加速度先增大，后减小；②磁铁下落的加速度恒定；③磁铁下落的速度先增大后减小；④磁铁下落的加速度一直减小最后为零；⑤磁铁下落的速度逐渐增大，最后匀速运动 A．只有②正确B．只有①③正确 C．只有①⑤正确D．只有④⑤正确 11．如图所示，长度为L内壁光滑的轻玻璃管平放在水平面上，管底有一质量为m电荷量为q的正电小球。整个装置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在外力的作用下向右匀速运动，最终小球从上端口飞出。从玻璃管进入磁场至小球飞出上端口的过程中（　　） A． 小球运动轨迹是一段圆弧 B．小球沿管方向的加速度大小 C．洛仑兹力对小球做功 D．管壁的弹力对小球做功 12．如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁感应强度大小为B，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着一内壁光滑、长度为L的均匀玻璃管，玻璃管底部有一带电荷量为q、质量为m的小球，玻璃管沿垂直于其轴线方向匀速向右运动，速率为v。初始小球在管底相对于玻璃管静止，带电小球能从试管口处飞出，则下列说法正确的是（　　） A．小球带负电 B．小球未从玻璃管飞出前相对水平桌面的运动轨迹是一条抛物线 C．洛伦兹力对小球做正功 D．小球从管口出射后，在磁场中的运动半径为 13．课本中有以下图片，下列说法错误的是（　　） A．真空冶炼炉利用金属中涡流产生的热量使金属熔化 B． 使用电磁炉加热食物时可以使用陶瓷锅 C．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的热损失 D．用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用电磁感应工作的 14．感应加热表面淬火是利用电磁感应原理，将工件置于感应线圈中，向线圈通入交流电时，工件中将出现涡流，在很短时间内，工件表面温度可以达到淬火温度，立即冷却使工件表面淬火。下列关于工件加热过程中说法正确的是（　　） A．工件中磁通量保持不变 B．工件中出现的涡流方向不变 C．工件中出现的是交流电，其频率小于感应线圈中通入交流电的频率 D．在感应线圈中通入的交流电峰值不变的情况下，频率越高，工件中的感应电流越大 15．中学实验室使用的电流表是磁电式电流表，内部结构示意图如图所示，其最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，两磁极间装有极靴（软铁），极靴中间又有一个铁质圆柱（软铁），极靴与圆柱间有磁场区。当电流通过线圈时，线圈左右两边导线受到安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。下列说法正确的是（　　） A．为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场 B．线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线垂直 C．将线圈绕在闭合的铝框上，可使指针摆动幅度增大 D．在运输时用导线将电流表两个正负接线柱连在一起，可减缓运输过程指针的摆动，保护电流表 17．如图是一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间。铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁铁静止，转动磁铁，观察铝框的运动，可以观察到（　　） A．铝框与磁铁转动方向相反 B．铝框始终与磁铁转动的一样快 C．铝框是因为受到安培力而转动的 D．当磁铁停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动 18．物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，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相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，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，以下说法正确的是（　　） A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，无感应电动势，无感应电流 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，圆盘则不动 C．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 19．如图所示，a、b是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与R相同，且R小于小灯泡的电阻。闭合开关S，待电路达到稳定后，a、b两灯泡均可发光。由于自感作用，在开关S接通和断开后，灯泡a和b中的电流方向和发光情况（只考虑接通和断开后的短时间内），下列说法中正确的是（　　） A．S断开后，两灯泡中的电流方向均与S接通后的方向相反 B．S断开后，两灯泡中的电流方向均与S接通后的方向相同 C．S接通后灯泡a先达到最亮，S断开后灯泡b滞后熄灭 D．S接通后灯泡b先达到最亮，S断开后灯泡b滞后熄灭 20．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，a灯逐渐变亮 B．开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮 C．开关S断开时，a灯立即熄灭，b、c灯逐渐熄灭 D．开关S断开时，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《15.电磁感应—课本情境与练习》参考答案： 1．D 【详解】AC．产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，励磁线圈A中的电流较小或感应线圈B中的匝数较少，都不是不能产生感应电流的主要原因，故AC错误； BD．励磁线圈A中的电流发生变化时，穿过线圈B的磁通量发生变化，电流表G中产生感应电流；励磁线圈A中的电流是恒定电流时，产生稳恒磁场，穿过线圈B的磁通量不发生变化，电流表G中无感应电流，故B错误，D正确。 故选D。 2．A 【详解】A．法拉第是利用“电生磁”现象来判断感应电流的有无，故A正确； B．开关闭合瞬间，原磁场增大，根据楞次定律，感应电流磁场向上，所以小磁针上方导线电流向右，小磁针的N极向纸内旋转，故B错误； C．开关闭合后，小磁针的N极向纸内旋转一定角度，稳定后，A线圈电流不变，磁场不变，B线圈无感应电流，小磁针复原，故C错误； D．开关闭合稳定后，磁场恒定，铁芯中无涡流，故D错误。 故选A。 3． 右偏 【详解】（1）[1]按实验要求在实物图上连线如图 （2）[2] 电键刚闭合时，穿过线圈的磁通量增加，发现电流计指针右偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑片向接线柱C移动时，滑动变阻器的阻值减小，电流增大，穿过线圈的磁通量增大，则电流计指针将右偏。 4．(1)B (2)AB (3) 顺时针 向左 【详解】（1）断开开关时，A线圈中电流迅速减小，则B线圈中磁通量减小，出现感应电流，使灵敏电流计指针向左偏转；为了同样使指针向左偏转，应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量。 A．闭合开关，A线圈中的电流突然增大，则B线圈中的磁通量增大，故A错误； B．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，则B线圈中的磁通量减小，故B正确； C．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，A线圈中的电流增大，则B线圈中的磁通量增大，故C错误。 故选B。 （2）A．时刻电流为0，说明感应电动势为零，由可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确； B．由“来拒去留”可知在到时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段有F小于重力，由可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B正确； C．由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误； D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈产生的内能，故D错误。 故选AB。 （3）根据安培定则，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，回路电流增大，金属环的磁通量增大，根据增反减同，感应电流的磁场向左，根据安培定则，从右向左看，金属环A中电流方向为顺时针；金属环A是顺时针电流，螺线管是逆时针的电流，反向电流相互排斥，金属环将向左运动。 5．D 【详解】A．条形磁体静止在线圈中，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，指针不会偏转，故A错误； BC．无论磁体迅速插入线圈还是迅速抽出线圈，穿过线圈的磁通量都是会发生改变，会产生感应电流，所以灵敏电流计指针都会偏转，故BC错误； D．条形磁体的N极或S极迅速插入或抽出线圈，穿过线圈的磁通量都是会发生改变，会产生感应电流，所以灵敏电流计指针都会偏转，故D正确。 故选D。 6．D 【详解】AC．由图可知，磁铁靠近线圈过程，穿过线圈的磁场方向向下，在磁铁向下运动的过程中，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，再根据右手螺旋定则可知，流过R的电流从b到a，电容器下极板带正电，线圈给磁铁向上的作用力，所以磁铁加速度小于重力加速度，故AC错误； BD．磁铁远离线圈过程，穿过线圈的磁场方向向下，在磁铁向下运动的过程中，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，再根据右手螺旋定则可知，流过R的电流从a到b，电容器上极板带正电，线圈给磁铁向上的作用力，所以磁铁加速度小于重力加速度，故B错误，D正确。 故选D。 7．D 【详解】A．磁铁N极靠近A环时，A环有增大的磁通量和垂直于A环向里的磁感应强度，由楞次定律可知，将产生垂直于A环向外的感应磁场，由右手定则，产生图示视角逆时针的电流，故A错误； B．磁铁N极靠近B环时，由于没有闭合回路，故不能产生感应电流，故B错误； C．磁铁N极靠近B环时，由于有磁通量的变化，因此会产生感应电动势，故C错误； D．磁铁的任意磁极靠近A环时，环内磁通量变大，根据楞次定律，圆环受到的安培力的效果总是阻碍磁通量的变化（来拒）可知闭合圆环中会产生感应电流，A环被排斥，故D正确。 故选D。 8．C 【详解】A．电流减小时，通电螺线管产生的磁场减弱，a环磁通量减小。根据安培定则，通电螺线管内部磁场向右，外部磁场向左。当a环缩小时，向右的磁场磁通量不变，向左的磁场磁通量减小，总磁通量增大。故要阻碍原磁通量的减小，a环有缩小的趋势，故A错误； B．a环中磁通量发生变化，有感应电流，受安培力，故B错误； CD．电流减小时，磁场变弱，b环磁通量减小，为阻碍原磁通量的减小，b环靠近螺线管且有扩大的趋势，故C正确，D错误。 故选C。 9．A 【详解】磁铁下落过程中，铝管的磁通量发生变化，根据右手定则可以判断，产生水平方向的感应电流；磁铁下落过程中，“来拒去留”，铝管受向下的作用力，故铝管对桌面的压力大于其重力。 故选A。 10．D 【详解】刚烧断细线时，磁铁只受重力，向下加速运动，铜管中产生感应电流，对磁铁的下落产生阻力，故磁铁速度增大，加速度减小，当阻力和重力相等时，磁铁加速度为零，速度达到最大，最后匀速度运动，故加速度一直减小，最后为零；速度一直增大，最后匀速，故④⑤正确，①②③错误。 故选D。 11．D 【详解】AB．由题意知小球既沿管方向运动，又和管一起向右匀速直线运动，又因为管平放在水平面上，则对小球受力分析知，沿管方向小球所受洛伦兹力为恒力，由牛顿第二定律得 解得 即沿管方向小球做匀加速直线运动，而水平方向做匀速直线运动，所以小球轨迹为抛物线，故AB错误； C．因为洛伦兹力方向总是和速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，故C错误； D．因为最终小球从上端口飞出，沿管方向的速度为 而水平方向一直匀速直线运动，所以小球动能增加，又因为洛伦兹力不做功，所以管壁对小球向右的弹力对小球做正功，且小球飞出时速度为 所以整个过程对小球由动能定理得 解得管壁的弹力对小球做功为 故D正确。 故选D。 12．BD 【详解】A．小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口洛伦兹力，根据左手定则判断，小球带正电，故A错误； B．玻璃管运动速度为v，小球垂直于玻璃管向右的分运动是匀速直线运动。小球沿玻璃管方向受到洛伦兹力的分力，q、v、B均不变，F1不变，则小球沿玻璃管做匀加速直线运动。与平抛运动类似，小球运动的轨迹是一条抛物线，故B正确； C．洛伦兹力总是与速度垂直，不做功，故C错误； D．设小球从管口出射时沿玻璃管的分速度大小为v2， ， 小球从管口出射时的速度为 小球从管口出射后， 解得 故D正确。 故选BD。 13．B 【详解】A．真空冶炼炉接有高频交流电源，高频交流电产生高频交变磁场，高频交变磁场在金属中产生涡流，金属中的涡流产生的热量使金属熔化，A正确，不符合题意； B．使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅中没有自由电荷，不能产生涡流，锅不会产生热，因此不可以使用陶瓷锅，B错误，符合题意； C．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流，从而减小变压器铁芯中的热损失，C正确，不符合题意； D．用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用电磁感应工作的，D正确，不符合题意。 故选B。 14．D 【分析】本题考查楞次定律，涡流，法拉第电磁感应定律，知道涡流的原理，知道感应电动势与磁通量的变化率成正比。 【详解】A．根据楞次定律，工件中出现涡流，磁通量必然变化，故A错误； BC．由于感应线圈中通入的是交流电，根据楞次定律可得工件中出现的涡流方向周期性变化，工件中出现的是交流电，其频率等于感应线圈中通入交流电的频率，故BC错误； D．根据法拉第电磁感应定律，在峰值不变的情况下，可得感应线圈中通入交流电的频率越高，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，感应电流越大，故D正确。 故选D。 15．D 【详解】A．极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，并不是匀强磁场，这样即可保证线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，从而使电流表表盘刻度均匀，故A错误； B．由图看出，蹄形磁铁和铁芯之间的磁场是均匀辐射分布，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，故B错误； C．将线圈绕在闭合的铝框上，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，摆动幅度减小，故C错误； D．在运输时用导线将电流表的两个接线柱连在一起，电流表短路，指针摆动时产生感应电流，感应电流受安培力作用，从而可减缓指针的晃动，故D正确。 故选D。 16．B 【详解】AB．甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感应线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故A错误，B正确； CD．乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，故CD错误。 故选B。 17．C 【详解】A．根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，转动磁铁时，铝框会跟着转动，且转动方向与磁铁转动方向一致，A错误； BC．铝框转动的本质是磁铁转动过程中，导致穿过铝框的磁通量发生了变化，所以在铝框中产生了感应电流，然后感应电流受到磁铁周围的磁场对它的安培力作用转动了起来，又因为感应电流的磁场只是阻碍磁通量的变化，并不是阻止，所以铝框转动的速度要比磁铁转动速度慢，B错误，C正确； D．当磁铁停止转动后，铝框由于惯性会继续转动，但是在转动过程中由于与磁铁的位置发生了变化，穿过铝框的磁通量发生了变化，所以铝框自身会产生感应电流，铝框中会有焦耳热产生，铝框的动能会慢慢减少，所以即使没有空气阻力和摩擦力铝框也会停下来，D错误。 故选C。 18．C 【详解】A．法拉第圆盘运动过程中，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A错误； BC．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，则转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘，故B错误，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。 19．D 【详解】S接通时，由于线圈L产生自感电动势阻碍通过线圈L电流的增大，则接通S瞬间，干路电流全部通过灯泡b，则灯泡b先达到最亮；当电路稳定后，由于线圈L直流电阻值与R相同，则灯泡a和灯泡b亮度相同；S断开时，由于线圈L产生自感电动势阻碍原电流的减小，且线圈L和灯泡b构成自感回路，灯泡a和R被中间导线短路，所以灯泡a立刻熄灭，灯泡b滞后熄灭，且通过灯泡b的电流方向与原来相反。 故选D。 20．AD 【详解】A．关闭合时，、直接与电源构成回路，灯立即亮，灯与线圈串联，由于线圈自感阻碍电流变大，灯逐渐变亮，故A正确； B．开关闭合，电路稳定后，线圈相当于导线，三个灯泡均有电流流过，都是亮的，故B错误； CD．开关断开时，灯与电路断开，立即熄灭，、灯与线圈构成回路，线圈电流逐渐减小，因此、灯逐渐熄灭，故C错误，D正确。 故选AD。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $