3. 电磁感应现象及其应用（重难点专练）物理教科版必修第三册

**基本信息** 围绕电磁感应现象，以“发现过程-产生条件-应用”为逻辑主线，系统整合史实辨析、条件判断及应用分析，突出磁通量变化核心方法，培养科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电磁感应现象发现过程|1典例+3变式|史实辨析法：对比奥斯特、法拉第等科学家贡献及实验结论|从电生磁到磁生电的历史脉络，建立电磁联系观念| |感应电流产生条件|1典例+3变式|条件判定法：闭合电路+磁通量变化，分类分析B、S、夹角变化情况|通过实验现象归纳本质规律，培养科学推理能力| |电磁感应现象的应用|1典例+3变式|原理迁移法：分析变压器、发电机等应用中磁通量变化机制|联系生产生活实际，体现科学态度与社会责任|

3.3 电磁感应现象及其应用（题型突破） 题型01 电磁感应现象发现过程 题型02 感应电流产生条件 题型03 电磁感应现象的应用 ▌题型01 电磁感应现象的发现过程 “划时代的发现” 指奥斯特发现电流的磁效应（电生磁）、法拉第发现电磁感应现象（磁生电），它们打破电与磁的割裂，建立起二者的联系，为电磁理论奠基，推动了发电机、电动机等发明，开启了电气化时代，是电磁学发展的里程碑 【典例1】（25-26高二上·湖南长沙·期末）在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　） A．安培发现了电流的磁效应，并总结出判定电流的磁场方向的方法—右手螺旋定则 B．奥斯特发现了电磁感应现象 C．法拉第发现了电磁感应现象并总结了产生感应电流的条件 D．库仑发现了磁感线是客观存在的描绘磁场强弱和方向的曲线 【变式训练1】（多选）物理学家在电与磁的发现过程中，经历了一段艰辛的探索过程，下列说法正确的是（　　） A．奥斯特发现了电流可以产生磁场，并提出了电流产生磁场的原理与磁铁相同的假说 B．法拉第通过实验发现了产生感应电流的条件 C．安培总结了通电导线在磁场中受力的大小和方向的规律 D．楞次通过实验总结了感应磁场方向总是与原磁场方向相反的定律 【变式训练2】（多选）下列说法正确的是（    ） A．发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第 B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性 C．产生感应电流的原因都与变化或运动有关 D．电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代 【变式训练3】在电磁学的发展过程中，下列叙述符合史实的是（　　） A．安培发现了电流的磁效应 B．法拉第发现电磁感应现象 C．库仑提出了分子电流假说 D．奥斯特首先提出场的概念 ▌题型02 感应电流的产生条件 1.产生感应电流的条件是：闭合电路的磁通量发生变化（包括磁场强弱、回路面积、磁场与回路夹角的变化等），且电路必须闭合。二者缺一不可，磁通量变化是核心，闭合电路是电流形成的必要前提，这是电磁感应现象的基本规律。 2.磁通量的变化大致可分为以下几种情况： 磁通量变化情况 磁感应强度B不变，有效面积S发生变化 面积S不变，磁感应强度B发生变化 磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化 面积S变化，磁感应强度B也变化 【例2】多选）某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象，下列说法中正确的是（    ） A．在甲图中，AB导线上下运动时，发现有感应电流产生 B．在乙图中，将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量相同 C．在丙图中，闭合开关S后，将滑片P向右移动的过程中，由于导线没有做切割磁感线的运动，故没有感应电流产生 D．在丙图中，闭合开关S后，滑片P向左减速移动的过程中，穿过线圈B的磁通量增加 【变式训练1】（24-25高二下·福建厦门·阶段检测）某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下。 (1)首先按图1所示方式连接电路、闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是（    ） A．检查各仪器及导线是否完好 B．检查电流计量程是否合适 C．检查电流计测量电路的电流是否准确 D．推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向 (2)某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图3所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知：当滑动变阻器的滑片P向左移动时，灵敏电流计的指针______（填“左偏”、“不动”、“右偏”）； (3)闭合电键电路稳定后，断开电键的瞬间，线圈A和线圈B中电流的磁场方向______（选填“相同”或“相反”）。 (4)某同学第一次将滑动变阻器的滑片慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片快速向右移动，发现第二次电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈B中的______第二次比第一次的大。 A．磁通量 B．磁通量的变化量 C．磁通量的变化率 (5)完成实验后，下列操作正确的是______. A．先拆除线圈A所在的电路 B．先拆除线圈B所在的电路 【变式训练2】24-25高一上·山东菏泽·开学考试）如图所示是安检使用的一种金属探测仪。当探测仪靠近金属物体时，会产生感应电流，发出报警信号，其工作原理与下列实验原理相同的是（　　） A．B． C． D． 【变式训练3】（25-26高一下·安徽阜阳·期末）某同学用如图所示的装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体向下匀速插入线圈中时，观察到灵敏电流计的指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计的指针才会向右偏转 B．若将磁体向下加速插入线圈中，则灵敏电流计的指针会向左偏转 C．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计的指针仍向右偏转 D．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计的指针仍向右偏转 ▌题型03 电磁感应现象的应用 （1）生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。 （2）电厂中发电机是根据电磁感应制造的。 【例3】（21-22高二上·江苏苏州·期中）在我国南海上有一浮桶式灯塔，其结构如图所示，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体，磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动，线圈与塔灯相连，下列说法错误的是（　　） A．当海面无波浪时，该灯塔无法发光 B．该装置的工作原理是电磁感应现象 C．当线圈上下运动时，回路中无感应电流 D．圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等 【变式训练1】（多选）如图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮过程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，门铃一直响 B．按下按钮过程，螺线管中产生感应电流 C．松开按钮过程，螺线管中产生感应电流 D．若磁铁两磁极反转，门铃将不能正常工作 【变式训练2】场对脑部神经组织的影响及临床医学应用的装置如图所示， 将金属线圈放置在头部上方几厘米处， 给线圈通以瞬时脉冲电流， 线圈中产生瞬间的高强度脉冲磁场穿过头颅时在脑部特定区域产生感应电流，从而对脑神经产生电刺激作用， 下列结论正确的是（　　） A．脉冲电流流经线圈在其周围会产生脉冲磁场的现象是互感现象 B．脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电流的现象是自感现象 C．若脉冲电流周期Δt不变， 增大脉冲电流最大强度， 则在脑部产生的感应电流会增大 D．若脉冲电流最大强度不变， 增大脉冲电流周期 At，则在脑部产生的感应电流会增大 【变式训练3】24-25高二下·山东济南·阶段检测）科学技术在生产、生活中有广泛的应用，下列实例应用中利用电磁感应原理和规律的是（　　） A．图甲中扬声器把电流信号转换成声音信号 B．图乙中磁电式电流表在通电时指针偏转 C．图丙中运输电流表时用导线将正负极线柱连在一起 D．图丁中动圈式话筒把声音信号转化成电流信号 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 电磁感应现象及其应用（题型突破） 题型01 电磁感应现象发现过程 题型02 感应电流产生条件 题型03 电磁感应现象的应用 ▌题型01 电磁感应现象的发现过程 “划时代的发现” 指奥斯特发现电流的磁效应（电生磁）、法拉第发现电磁感应现象（磁生电），它们打破电与磁的割裂，建立起二者的联系，为电磁理论奠基，推动了发电机、电动机等发明，开启了电气化时代，是电磁学发展的里程碑 【典例1】（25-26高二上·湖南长沙·期末）在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　） A．安培发现了电流的磁效应，并总结出判定电流的磁场方向的方法—右手螺旋定则 B．奥斯特发现了电磁感应现象 C．法拉第发现了电磁感应现象并总结了产生感应电流的条件 D．库仑发现了磁感线是客观存在的描绘磁场强弱和方向的曲线 【答案】C 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，安培总结出判定电流的磁场方向的方法—右手螺旋定则。故A错误； BC．法拉第发现了电磁感应现象并总结了产生感应电流的条件。故B错误；C正确； D．为了形象地描述磁场的强弱和方向，法拉第提出了磁感线的概念，但磁感线并不是客观存在的。故D错误。 故选C。 【变式训练1】（多选）物理学家在电与磁的发现过程中，经历了一段艰辛的探索过程，下列说法正确的是（　　） A．奥斯特发现了电流可以产生磁场，并提出了电流产生磁场的原理与磁铁相同的假说 B．法拉第通过实验发现了产生感应电流的条件 C．安培总结了通电导线在磁场中受力的大小和方向的规律 D．楞次通过实验总结了感应磁场方向总是与原磁场方向相反的定律 【答案】BC 【详解】A．电流产生磁场的原理与磁铁相同的假说不是奥斯特提出，是安培的分子电流假说，故A选项错误； B．法拉第发现感应电流产生的条件，选项B正确； C．安培总结出了判断安培力方向的左手定则，并得到安培力大小的表达式，所以C选项正确； D．根据楞次定律，感应电流的方向总是阻碍原磁场的变化，原磁场减小时，感应磁场与原磁场方向相同，所以D选项错误。 故选BC。 【变式训练2】（多选）下列说法正确的是（    ） A．发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第 B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性 C．产生感应电流的原因都与变化或运动有关 D．电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代 【答案】CD 【详解】奥斯特发现了电流的磁效应，他的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性，发现电磁感应现象的科学家是法拉第，产生感应电流的原因都与变化或运动有关。电磁感应现象的发现，宣告了电磁学的诞生，开辟了人类的电气化时代。 故选CD。 【变式训练3】在电磁学的发展过程中，下列叙述符合史实的是（　　） A．安培发现了电流的磁效应 B．法拉第发现电磁感应现象 C．库仑提出了分子电流假说 D．奥斯特首先提出场的概念 【答案】B 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，故A错误； B．1831年物理学家法拉第首次发现电磁感应现象，故B正确； C．安培提出了分子电流假说，故C错误； D．法拉第首先提出场的概念，故D错误。 故选B。 ▌题型02 感应电流的产生条件 1.产生感应电流的条件是：闭合电路的磁通量发生变化（包括磁场强弱、回路面积、磁场与回路夹角的变化等），且电路必须闭合。二者缺一不可，磁通量变化是核心，闭合电路是电流形成的必要前提，这是电磁感应现象的基本规律。 2.磁通量的变化大致可分为以下几种情况： 磁通量变化情况 磁感应强度B不变，有效面积S发生变化 面积S不变，磁感应强度B发生变化 磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化 面积S变化，磁感应强度B也变化 【例2】多选）某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象，下列说法中正确的是（    ） A．在甲图中，AB导线上下运动时，发现有感应电流产生 B．在乙图中，将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量相同 C．在丙图中，闭合开关S后，将滑片P向右移动的过程中，由于导线没有做切割磁感线的运动，故没有感应电流产生 D．在丙图中，闭合开关S后，滑片P向左减速移动的过程中，穿过线圈B的磁通量增加 【答案】BD 【详解】A．在甲图中，AB导线上下运动时，由于运动方向与磁场方向平行，AB导线没有切割磁感线，所以不会有感应电流产生，故A错误； B．在乙图中，将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量相同，只是磁通量的变化率不同，故B正确； C．在丙图中，闭合开关S后，将滑片P向右移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变大，则线圈A中的电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，则有感应电流产生，故C错误； D．在丙图中，闭合开关S后，滑片P向左减速移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值小，则线圈A中的电流增大，穿过线圈B的磁通量增加，故D正确。 故选BD。 【变式训练1】（24-25高二下·福建厦门·阶段检测）某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下。 (1)首先按图1所示方式连接电路、闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是（    ） A．检查各仪器及导线是否完好 B．检查电流计量程是否合适 C．检查电流计测量电路的电流是否准确 D．推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向 (2)某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图3所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知：当滑动变阻器的滑片P向左移动时，灵敏电流计的指针______（填“左偏”、“不动”、“右偏”）； (3)闭合电键电路稳定后，断开电键的瞬间，线圈A和线圈B中电流的磁场方向______（选填“相同”或“相反”）。 (4)某同学第一次将滑动变阻器的滑片慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片快速向右移动，发现第二次电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈B中的______第二次比第一次的大。 A．磁通量 B．磁通量的变化量 C．磁通量的变化率 (5)完成实验后，下列操作正确的是______. A．先拆除线圈A所在的电路 B．先拆除线圈B所在的电路 【答案】(1)D (2)左偏 (3)相同 (4)C (5)B 【详解】（1）进行上述实验最主要的目的是推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向。 故选D。 （2）闭合开关时灵敏电流计的指针右偏，即线圈内磁通量增加时，灵敏电流计的指针右偏。滑动变阻器的滑片P向左移动时，接入的电阻值变大，回路中电流变小，线圈内的磁场变弱，磁通量减小，所以灵敏电流计的指针左偏； （3）断开电键的瞬间，线圈中电流减小，磁场减弱，磁通量减小，由楞次定律可知线圈和线圈中电流的磁场方向相同。 （4）电流计指针的摆动幅度较大，表明B中产生的感应电流较大，B中的感应电动势较大， 第一次将滑动变阻器的滑片慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片快速向右移动， 第二次电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈中的磁通量的变化率第二次比第一次的大。 （5）为了保证电路安全，实验时若先拆除线圈A所在的电路，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流；为了安全起见，应先拆除线圈B所在的电路。 【变式训练2】24-25高一上·山东菏泽·开学考试）如图所示是安检使用的一种金属探测仪。当探测仪靠近金属物体时，会产生感应电流，发出报警信号，其工作原理与下列实验原理相同的是（　　） A．B． C． D． 【答案】B 【详解】A．由题意可知，当探测仪靠近金属物体时，相当于闭合电路部分导体在切割磁感线，从而会产生感应电流，发出报警信号，是电磁感应现象。图A是通电直导线周围产生磁场，小磁针偏转，是电流的磁效应现象，A不符合题意； B．图B是闭合开关后，导线在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，电流表指针偏转，是电磁感应现象，B符合题意； C．图C是闭合开关后，通电直导线在磁场中受到安培力作用而运动，是电流的磁效应现象，C不符合题意； D．图D是闭合开关后，通电螺线管产生磁场，能吸引铁钉，这是电流的磁效应现象，D不符合题意。 故选B。 【变式训练3】（25-26高一下·安徽阜阳·期末）某同学用如图所示的装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体向下匀速插入线圈中时，观察到灵敏电流计的指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计的指针才会向右偏转 B．若将磁体向下加速插入线圈中，则灵敏电流计的指针会向左偏转 C．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计的指针仍向右偏转 D．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计的指针仍向右偏转 【答案】D 【详解】AB．磁体向下加速、减速或匀速插入时，线圈内的磁通量均向上增大，线圈中的感应电流产生的感应磁场方向均向下，都能观察到灵敏电流计的指针向右偏转，故AB错误； C．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，线圈内磁通量向下增大，则线圈中的感应电流产生的感应磁场方向向上，灵敏电流计的指针将向左偏转，故C错误； D．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，线圈内的磁通量向下减小，则线圈中的感应电流产生的感应磁场方向向下，灵敏电流计的指针将向右偏转，故D正确。 故选D。 ▌题型03 电磁感应现象的应用 （1）生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。 （2）电厂中发电机是根据电磁感应制造的。 【例3】（21-22高二上·江苏苏州·期中）在我国南海上有一浮桶式灯塔，其结构如图所示，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体，磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动，线圈与塔灯相连，下列说法错误的是（　　） A．当海面无波浪时，该灯塔无法发光 B．该装置的工作原理是电磁感应现象 C．当线圈上下运动时，回路中无感应电流 D．圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等 【答案】C 【详解】A．当海面无波浪时，线圈没有相对磁体上下运动，则线圈没有切割磁感线，所以该灯塔无法发光，则A正确，不符合题意； B．该装置的工作原理是电磁感应现象，所以B正确，不符合题意； C．当线圈上下运动时，线圈切割磁感线，所以回路中有感应电流，则C错误，符合题意； D．根据对称性可知，圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等，所以D正确，不符合题意； 故选C。 【变式训练1】（多选）如图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮过程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，门铃一直响 B．按下按钮过程，螺线管中产生感应电流 C．松开按钮过程，螺线管中产生感应电流 D．若磁铁两磁极反转，门铃将不能正常工作 【答案】BC 【详解】A．按住按钮不动，稳定后，穿过螺线管的磁通量保持不变，不会产生感应电流，门铃不会响，故A错误； B．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量增加，螺线管中产生感应电流，故B正确； C．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量减少，螺线管中产生感应电流，故C正确； D．若磁铁两磁极反转，按下按钮过程或松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量均会发生变化，螺线管中均会产生感应电流，门铃能正常工作，故D错误。 故选BC。 【变式训练2】场对脑部神经组织的影响及临床医学应用的装置如图所示， 将金属线圈放置在头部上方几厘米处， 给线圈通以瞬时脉冲电流， 线圈中产生瞬间的高强度脉冲磁场穿过头颅时在脑部特定区域产生感应电流，从而对脑神经产生电刺激作用， 下列结论正确的是（　　） A．脉冲电流流经线圈在其周围会产生脉冲磁场的现象是互感现象 B．脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电流的现象是自感现象 C．若脉冲电流周期Δt不变， 增大脉冲电流最大强度， 则在脑部产生的感应电流会增大 D．若脉冲电流最大强度不变， 增大脉冲电流周期 At，则在脑部产生的感应电流会增大 【答案】C 【详解】A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电生磁，是电流的磁效应，故A错误； B．脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电流是磁生电，是电磁感应现象，故B错误； C．若脉冲电流周期Δt不变， 增大脉冲电流最大强度，则产生的磁场增加，则在脑部产生的感应电流会增大，故C正确； D．若脉冲电流最大强度不变，增大脉冲电流时间，则产生的磁场变化的更慢，在脑部产生的感应电场及感应电流会减弱，故D错误。 故选 C。 【变式训练3】24-25高二下·山东济南·阶段检测）科学技术在生产、生活中有广泛的应用，下列实例应用中利用电磁感应原理和规律的是（　　） A．图甲中扬声器把电流信号转换成声音信号 B．图乙中磁电式电流表在通电时指针偏转 C．图丙中运输电流表时用导线将正负极线柱连在一起 D．图丁中动圈式话筒把声音信号转化成电流信号 【答案】CD 【详解】A．图甲中扬声器把电流信号转换成声音信号利用了通电导体在磁场中受力运动，故A不符合题意； B．图乙中磁电式电流表在通电时指针偏转利用了通电导体在磁场中受力运动，故B不符合题意； C．图丙中运输电流表时用导线将正负极线柱连在一起是利用线圈在磁场中运动时产生感应电流并产生阻碍线圈运动的力，从而起到保护电流表作用，体现了电磁感应原理，故C符合题意； D．图丁中动圈式话筒是通过线圈在永磁体磁场中随振膜振动而切割磁感线，产生感应电流，把声音信号转化成电流信号，体现了电磁感应原理，故D符合题意。 故选CD。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $