13.3 电磁感应现象及应用 分层作业2026-2027学年高二物理人教版必修三

**基本信息** 本同步练习通过A、B、C三层设计，实现电磁感应现象从基础概念到综合应用的进阶，强化物理观念与科学思维，适配新授课差异化教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|感应电流方向判断、电磁感应发现史、磁通量变化基础分析|以选择、简答题为主，聚焦单一知识点应用，如第5题通过磁体插入实验巩固磁通量变化率概念，培养物理观念| |B层|圆盘转动感应电流、磁通量计算与变化条件|引入情境化问题，如第9题结合运动学推导磁场变化关系，体现科学推理，衔接基础与综合| |C层|动态磁场与运动综合、金属杆运动图像分析、能量守恒推导|以综合计算与论证题为主，如第12题通过能量转化推导感应电动势，强化模型建构与科学探究，提升高阶思维|

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．小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是（　　） A．将滑动变阻器的滑片向右移动 B．将滑动变阻器的滑片向左移动 C．断开开关S D．拔出线圈A 2．物理学的发展离不开科学家们的贡献，他们的发现和研究成果对生活生产产生了很大的影响。下列描述正确的是（　　） A．通过甲图的实验，法拉第发现了电磁感应现象 B．法拉第在乙图情境中发现了电流的磁效应，首次建立了电与磁的联系 C．伏特根据丙图提出了分子电流假说，揭示了磁现象的电本质 D．丁图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的 3．（多选）关于图的分析，正确的是（　　） A．图甲中，地磁场的极位于地理北极附近 B．图乙中，小磁针静止时的位置如图中所示，则电源右侧为正极 C．图丙中，线圈从1位置平移到2位置时，穿过此线圈平面的磁通量减小 D．图丁中，闭合线圈在竖直向下的匀强磁场中沿水平方向向右运动，线圈中会产生感应电流 4．（多选）机器人利用柔性磁膜触觉传感器可以轻松拿起鸡蛋而不破裂，如图所示，传感器核心部分的结构为内置柔性磁膜与固定的线圈矩阵，通过线圈产生感应电流以感知磁膜上表面受到的压力变化情况。下列说法正确的是（   ） A．磁膜没有受到压力时，线圈没有感应电流产生 B．磁膜受到压力稳定后，线圈有感应电流产生 C．磁膜受到的压力减小时，线圈没有感应电流产生 D．磁膜受到的压力增大时，线圈有感应电流产生 5．如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中： (1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (2)分别用一根磁体和两根磁体以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (3)产生感应电流的大小与什么有关？ 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．如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是（　　） A．圆盘绕过圆心的竖直轴转动 B．圆盘在磁场中向上匀速平移 C．圆盘在磁场中向左匀速平移 D．圆盘以某一水平直径为轴转动 8．（多选）以下是几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片，叙述正确的是（　　） A．图甲中断开开关S瞬间，与线圈P连接的电流计的指针发生偏转 B．图乙中电流方向如图所示，则铁环中心O点的磁场垂直纸面向里 C．图丙中当电流从B流入时，发现小磁铁向下运动，则小磁铁下端为N极 D．图丁中水平圆环位于P位置时穿过圆环的磁通量最大 9．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在磁场中，磁场方向与水平面夹角。一金属棒MN与磁场方向垂直，并垂直于CD、EF在框架上向右以速度做匀速运动。时，磁感应强度，此时金属棒到达的位置恰好使左侧回路构成一个长为的正方形。 （1）求时刻，金属棒与框架所围成回路的磁通量； （2）为使金属棒MN中不产生感应电流，从开始，推导出磁感应强度B随时间t变化的关系式。 C层 10．如图所示，固定于水平面上的金属导轨PP'Q'Q，金属棒MN沿导轨向右运动。t=0时，垂直导轨平面向下的磁场磁感应强度为，金属棒MN到PQ的距离为l，速度为，并且开始做匀减速直线运动，加速度大小为a。已知金属棒MN与金属架始终接触良好，在金属棒MN停止之前，为使MN棒中不产生感应电流，则从t=0开始，磁感应强度B随时间t的变化关系应为（　　） A． B． C． D． 11．（多选）如图，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，导轨足够长，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向里。金属杆ab垂直导轨放置，与导轨始终良好接触，金属杆具有一定的质量和电阻。开始时，将开关S断开，让金属杆ab由静止开始自由下落，经过一段时间，再将开关S闭合，从闭合开关S开始计时，取竖直向下为正方向，则金属杆运动的速度v、加速度a、所受到的安培力F及电流表的示数i随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 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。 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 B A BC AD D AD B BC 1．B 【详解】A．将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，说明当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏。将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故A错误； B．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故B正确； C．断开开关S，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故C错误； D．拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故D错误。 故选B。 2．A 【详解】A． 图甲是法拉第发现电磁感应的实验装置，故A正确； B．图乙装置对应的事件是奥斯特发现电流的磁效应，故B错误； C．图丙是安培提出的分子电流假说，故C错误； D．图丁的现象是通过电流产生的磁场实现的，故D错误。 故选A。 3．BC 【详解】A．甲图中地磁场的极位于地理南极附近，故A错误； B．由乙图中小磁针静止时的位置可知，螺线管右端为极，则根据右手螺旋定则可知，电源右侧为正极，故B正确； C．丙图中线圈从1位置平移到2位置时，磁场减弱，根据可知，穿过此线圈平面的磁通量减小，故C正确； D．丁图中，线圈运动过程磁通量不变，不会产生感应电流，故D错误。 故选BC。 4．AD 【详解】A．磁膜没有受到压力时，线圈的磁通量不变，线圈没有感应电流产生，故A正确； B．磁膜受到压力稳定后，线圈的磁通量不变，线圈没有感应电流产生，故B错误； CD．磁膜受到的压力减小或增大时，线圈的磁通量改变，线圈有感应电流的产生，故C错误，D正确。 故选AD。 5．(1)相同，不相同 (2)不相同，不相同 (3) 【详解】（1）磁通量的变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时磁通量变化快，指针偏转角度大。 （2）用两根磁体快速插入时磁通量的变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大； （3）由以上现象可知，感应电流的大小与的大小有关 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】ABC．只有当穿过圆盘的磁通量发生变化时，圆盘中才会产生感应电流。当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向左、向上匀速平移（始终未出磁场）时，穿过圆盘的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，故ABC错误； D．当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动时，磁通量发生改变，圆盘中将产生感应电流，故D正确。 故选D。 8．AD 【详解】A．图甲中断开开关S瞬间，线圈M中的电流从有到无，使得穿过线圈P的磁通量发生了变化，线圈P中将产生感应电流，所以与线圈P连接的电流计的指针会发生偏转，故A正确； B．图乙中电流方向如图所示，根据右手定则，判断知两边螺线管上端均为N极，下端为S极，磁铁外部磁感线从N极到S极，可知铁环中心点的磁场竖直向下，故B错误； C．图丙中电流从流入时，根据安培定则，电磁铁上端为N极，发现小磁铁向下运动，则小磁铁的下端为S极，故C错误； D．图丁中水平圆环从条形磁铁上方位置向下运动，通过圆环的磁通量为内部从S到N的磁通量和外部从N到S的磁通量的净磁通，内部磁通量大于外部且都相同，外部P处最小，因此位置穿过圆环的磁通量最大，故D正确； 故选AD。 9．（1）1Wb；（2） 【详解】（1）由磁通量定义可知 解得 （2）设经过时间t，磁感应强度为B，这一过程中金属棒运动的距离为 此时的磁通量为 为不产生感应电流，则 解得 10．B 【详解】设MN长为，为使MN棒中不产生感应电流，则应使磁通量不发生变化，即 解得 故选B。 解得 11．BC 【详解】闭合开关时，金属杆受到向下的重力以及向上的安培力，若重力与安培力大小相等，设此时的速度为，则 则金属杆做匀速直线运动，速度不变，则安培力为 感应电流为 都不变，加速度为零，各项中的图像均不符合此情况。 闭合开关时，若 此时安培力小于重力，加速度向下，根据牛顿第二定律 金属杆做加速运动，随着速度的增加，安培力逐渐增大，加速度逐渐减小，速度增加的越来越缓慢，最终匀速运动，该过程中，在v­t图像中，速度逐渐增加到，斜率逐渐减小最终趋近于零；a­t图像中，加速度逐渐减小到零，斜率的绝对值逐渐减小最终趋近于零；F­t图像中，安培力为负值，大小逐渐增大到，斜率逐渐减小最终趋近于零；i­t图像中，电流从某个值（非零）逐渐增大到，斜率逐渐减小最终趋近于零。只有B符合要求； 闭合开关时，若 此时安培力大于重力，加速度向上， 金属杆做减速运动，随着速度的减小，安培力逐渐减小，加速度逐渐减小，速度减小的越来越缓慢，最终匀速运动，该过程中，在v­t图像中，速度逐渐减小最终趋近于，斜率逐渐减小最终趋近于零；a­t图像中，加速度向上逐渐减小到零，斜率的绝对值逐渐减小最终趋近于零；F­t图像中，安培力为负值，大小逐渐减小，斜率逐渐减小最终趋近于零；i­t图像中，电流从某个值逐渐减小，斜率逐渐减小最终趋近于零。只有C符合要求。 故选BC。 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，根据能得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，根据牛顿顶耳定律有 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 $