13.3 电磁感应现象及应用 分层作业 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 练习以A、B、C三层递进设计，覆盖电磁感应核心知识点，从基础概念辨析到综合应用，梯度清晰，适配新授课知识巩固与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|感应电流产生条件、磁通量变化|选择/多选+简答，基础概念辨析与简单实验设计，强化物理观念| |B层|自感现象、超导体磁效应、磁通量计算|情境题+计算题，结合迈斯纳效应等实际现象，深化科学推理| |C层|复杂磁场中感应电流分析、电磁感应与动力学综合|综合计算+推导证明，涉及变磁场运动与能量转化，提升模型建构能力|

13.3 电磁感应现象及应用 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示，虚线MN左、右两侧存在磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场和，闭合线框由位于纸面内的位置Ⅰ沿直线匀速运动到位置Ⅱ的过程中（　　） A．穿过线框的磁通量一直变小 B．穿过线框的磁通量先增大后减小 C．线框中有感应电流 D．线框中无感应电流 2．图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙。其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，屋内的门铃会响（M中流过的电流越大，门铃就越响）。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A．按住按钮不动，门铃会一直响 B．松开按钮的过程，门铃不会响 C．按下按钮的快慢不同，门铃的响度不同 D．按下和松开按钮过程，通过M的电流方向相同 3．（多选）图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。在电路正常接通并稳定后，他发现：当电键断开时，电流表的指针向右偏转。则能使电流表指针向左偏转的操作是（　　） A．拔出线圈 B．在线圈中插入铁芯 C．滑动变阻器的滑动触头向右匀速滑动 D．滑动变阻器的滑动触头向右加速滑动 4．（多选）下列图示情况，闭合金属线框中能产生感应电流的是（　　） A．图（a）中，线框在匀强磁场中向左加速平移 B．图（b）中，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动 C．图（c）中，线框在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D．图（d）中，仅增加线圈面积 5．如图所示，通电直导线旁放有一闭合线圈abcd，请大家设计方法，使线圈abcd中能产生感应电流。 6．闭合电路的部分导体切割磁感线，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图甲所示。 (1)金属棒AB静止或沿着磁感线运动时，电路中有感应电流产生吗？ (2)金属棒AB切割磁感线时，简化示意图如图乙所示。AB切割磁感线时，闭合回路中产生了感应电流，磁场没有变化，闭合回路ABCD的面积发生了变化。与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢？ B层 7．有人做过这样一个实验：将一锡块和一个磁性很强的小永久磁铁叠放在一起，放入一个浅平的塑料容器中。往塑料容器中倒入液态氮，降低温度，使锡出现超导性。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡块表面，飘然升起，与锡块保持一定距离后，便悬空不动了。产生该现象的原因是：磁场中的超导体能将磁场完全排斥在超导体外，即超导体内部没有磁通量（迈斯纳效应）。如果外界有一个磁场要通过超导体内部，那么在磁场作用下，超导体表面就会产生一个无损耗感应电流。这个电流产生的磁场恰恰与外加磁场大小相等、方向相反，这就形成了一个斥力。当磁铁受到的向上的斥力大小刚好等于它重力大小的时候，磁铁就可以悬浮在空中。根据以上材料可知（　　） A．超导体处在恒定的磁场中时它的表面不会产生感应电流 B．超导体处在均匀变化的磁场中时它的表面将产生恒定的感应电流 C．将悬空在超导体上面的磁铁翻转180°，超导体和磁铁间的作用力将变成引力 D．将磁铁靠近超导体，超导体表面的感应电流增大，超导体和磁铁间的斥力就会增大 8．（多选）如图所示，电池组电动势为，内阻可忽略，内阻很大的零刻度在表盘中央的电压表，与二极管串接。灯泡与自感系数较大的电感线圈串接（线圈内阻很小）。下列说法正确的是（　　） A．电键闭合时，灯泡立刻发光，电压表没有示数 B．电键闭合时，灯泡渐渐变亮，电压表指针不动 C．电路稳定之后，断开电键瞬间，灯泡渐渐变暗至熄灭，电压表指针会发生偏转并逐步回零 D．电路稳定之后，断开电键瞬间，灯泡突然变得更亮 9．如图所示边长为l的正方形线框内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，求： （1）穿过线框的磁通量； （2）线框从图示位置开始绕着边转动，则该过程穿过线框的磁通量的变化量，是否会产生感应电流。 C层 10．下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左加速平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动 C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移 11．（多选）如图所示，在平面直角坐标系中，竖直向下，水平。在第一象限（空间足够大）存在垂直平面向外的磁场区域，磁感应强度沿y轴正方向不变，沿x轴正方向按照（且为已知常数）规律变化。一个质量为m、边长为L的正方形导线框，电阻为R，初始时一边与x轴重合，一边与y轴重合。将导线框以速度沿x轴正方向抛出，整个运动过程中导线框的两邻边分别平行两个坐标轴。从导线框开始运动到速度恰好竖直向下的过程中，导线框下落高度为h，重力加速度为g，则在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．导线框受到的安培力总是与运动方向相反 B．导线框下落高度为h时的速度为 C．整个过程中导线框中产生的热量为 D．导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为 12．如图（a）所示，宽度为L的足够长光滑金属导轨，水平固定在磁感应强度为B、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。现有一根质量为m、电阻为R的金属棒MN放置在金属导轨上，金属棒始终与导轨接触良好且垂直，不计导轨电阻。 （1）若金属棒在水平向右的力F的作用下以速度v向右匀速运动，请利用能的转化和能量守恒定律，推导证明棒产生的感应电动势； （2）若金属棒在水平恒力F的作用下由静止开始运动，分析并判断金属棒的速度和加速度的变化情况。 （3）若给金属棒向右的初速度的同时施加一水平外力，使金属棒作匀减速直线运动。此过程中，外力随时间的变化关系图线如图（b）所示（以初速度方向为正方向），图线与横、纵坐标交点分别为、。求金属棒的加速度大小a和初速度。 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 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 C C BCD BC D BC A BD 1．C 【详解】AB．设线框面积为S，初始时，线框全部在右侧磁场时磁通量大小为，当线框向右运动，跨越虚线MN时，线框同时处于左右两侧磁场中，左侧与右侧的磁通量相互抵消为0，最终，线框全部进入左侧磁场中时磁通量大小为，故整个过程磁通量先减小后增大，故AB错误； CD．在线框向右运动的整个过程中，穿过线框的磁通量始终在变化，因此线框中有感应电流，故C正确，D错误。 故选C。 2．C 【详解】A．按住按钮不动，则穿过螺线管的磁通量不变，螺线管中无感应电流产生，则门铃不会响，故A错误； B．松开按钮的过程，穿过螺线管的磁通量减小，在螺线管中产生感应电流，则门铃会响，故B错误； C．按下按钮的快慢不同，则磁通量的变化率不同，则感应电动势不同，通过M的电流大小不同，门铃的响度不同，故C正确。 D．按下和松开按钮过程，穿过线圈的磁通量分别为向右的增加和减小，根据楞次定律可知，通过M的电流方向相反，故D错误。 故选C。 3．BCD 【详解】当电键断开时，线圈A中的电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，则此时电流表的指针向右偏转。 A．拔出线圈时，穿过线圈B的磁通量减小，则此时电流表的指针向右偏转，A错误。 B．在线圈中插入铁芯，穿过线圈B的磁通量增加，则此时电流表的指针向左偏转，B正确。 CD．滑动变阻器的滑动触头向右匀速滑动或向右加速滑动时，电阻减小，则线圈A中电流增大，则穿过线圈B的磁通量增大，则此时电流表的指针向左偏转，CD正确。 故选BCD。 4．BC 【详解】A．线框在匀强磁场中向左加速平移,通过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，A错误； B．线框在匀强磁场中绕轴匀速转动，磁通量的大小方向均随时间变化，线框中有电流产生，B正确； C．线框在通有恒定电流的长直导线旁向右平移过程中，通过线框的磁通量在减小，线框中有电流产生，C正确； D．仅增加线圈面积，通过线框的磁通量始终为0，不能产生电流，D错误。 故选BC。 5．见解析 【详解】左右平移线圈或以线圈的某条边为轴转动，穿过线圈abcd的磁通量发生变化，线圈abcd中能产生感应电流。 6．(1)没有感应电流产生 (2)穿过闭合回路的磁通量发生了变化 【详解】（1）金属棒AB静止或沿着磁感线运动时，电路中没有感应电流产生。因为磁通量没有发生变化。 （2）因为磁通量 所以，穿过闭合回路的磁通量发生了变化。 7．D 【详解】A．由题意可知，超导体处在磁场中，磁场要通过超导体内部，超导体表面就会产生一个无损耗感应电流，故A错误； B．超导体处在均匀变化的磁场中时，超导体表面就会产生感应电流，为了抵消外加磁场，超导体表面的感应电流产生的磁场要与外加磁场大小相等方向相反，那么感应电流也应该是均匀变化的，故B错误； C．由材料可知，超导体在外界磁场作用下，磁铁和超导体之间相互排斥，则将悬空在超导体上面的磁铁翻转，超导体和磁铁间的作用力仍为斥力，故C错误； D．由材料可知，将磁铁靠近超导体，磁场要通过超导体的磁通量增大，超导体表面的感应电流增大，电流产生的磁场增大，则超导体和磁铁间的斥力就会增大，故D正确。 故选D。 8．BC 【详解】AB．电键闭合时，电流从二极管的负极流向正极，由于二极管是单向导通的，二极管所在的支路电流应为0，电压表无示数；电感线圈有阻碍电流变化的作用，开关闭合时，电感所在的支路电流应逐渐增加，所以灯泡逐渐变亮，故A错误，B正确； CD．电路稳定时电感线圈中有恒定电流，断开电键后，电感线圈与二极管组成新的回路，线圈储存的能量释放，电流逐渐减小，此时二极管流过的电流是正向电流，所以灯泡逐渐变暗，电压表的示数也逐渐减小，故C正确，D错误。 故选BC。 9．（1）；（2）0， 不会产生感应电流 【详解】（1）根据磁通量公式，可得穿过线框的磁通量为 （2）线框从图示位置开始绕着边转动时，根据边长为的正方形区域的匀强磁场，可知穿过磁场的有效面积未变，所以磁通量为 该过程穿过线框的磁通量的变化量为 因线框中磁通量没有发生变化，故在此过程中不会产生感应电流。 10．A 【详解】A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左加速平移，穿过圆环的磁通量不发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故A正确； B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动，穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B错误； C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，离长直导线越远，导线电流产生的磁场越弱，所以穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故C错误； D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移，根据条形磁铁周围的磁场分布特征可知，穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D错误。 故选A。 11．BD 【详解】A．根据右手定则可知，线框将产生顺时针方向的电流，根据左手定则可知左边框产生方向向右的安培力，右边框产生方向向左的安培力，上边框产生方向向下的安培力，下边框产生方向向上的安培力，再根据磁场的分布规律可知左边框产生的安培力小于右边框产生的安培力，上、下边框产生的安培力大小相等，可知导线框受到向左的安培力的作用，即沿x轴负方向的安培力作用，而不是与运动方向相反，故A错误； B．导线框在竖直方向所受安培力的合力为零，可知导线框在竖直方向做自由落体运动，下落高度为h时的速度满足运动学关系 可得 故B正确； C．当导线框速度恰好竖直向下时，说明导线框在水平方向速度减小为零，又导线框在竖直方向所受合力与重力大小相等，即导线框在竖直方向满足机械能守恒，所以下落过程中导线框中产生的热量大小等于水平方向动能的损失，大小为，故C错误； D．设导线框在时间t时的水平分速度大小为，水平位移为x，则在此时刻导线框产生感应电动势大小为 导线框内的感应电流大小为 所以导线框受到安培力的大小为 又根据 可得 导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为 故D正确。 12．（1）见解析；（2）加速度逐渐减小为零，速度逐渐增大至后不再变化；（3）， 【详解】（1）根据右手定则可知电流方向由指向,设感应电流为，移动距离所用的时间为，根据能量转化和能量守恒可得 根据力的平衡有 由匀速直线运动有 联立解得 （2）若金属棒在水平恒力F的作用下由静止开始运动，则在金属棒运动后回路中产生感应电流，从而使金属棒受到与运动方向相反的安培力，根据牛顿第二定律有 而 ， 则有 随着金属棒速度的增大，安培力增大，因此加速度减小，当 加速度为零，速度达到最大，可得 解得 此后金属棒将以速度做匀速直线运动，即金属棒先做加速度减小的加速直线运动，再做匀速直线运动。 （3）由牛顿第二定律可得 即 根据运动学公式可得 联立可得 由图像可得斜率的绝对值为 解得 由图像纵轴截距可得 解得 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 $