章末综合检测（二）电磁感应-《学霸笔记·同步精讲》2026-2027学年高中物理选择性必修第二册教师用书Word（人教版）

章末综合检测（二）　电磁感应 （满分：100分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1.（2025·重庆涪陵区期中）下列有关磁现象的四种模型对应的物理规律，说法错误的是（　　） A.图甲中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用 B.图乙中磁块在铝管中下落的加速度一定小于当地的重力加速度g C.图丙中电磁炮的基本原理是电能转化为机械能，是一种安培力做正功的电动机模型 D.图丁中的探雷器是利用涡流工作的，探测时是地下的金属感应出涡流，而涡流的磁场会影响线圈中的电流，使仪器报警 解析：A　图甲中磁电式仪表中的铝框能起电磁阻尼的作用，指针转动时铝框中会产生感应电流，铝框受安培力的阻碍作用，从而使指针迅速稳定，故A项错误；磁块在铝管中运动的过程中，穿过铝管的磁通量发生变化，产生感应电流，感应电流的磁场要阻碍原磁场磁通量的变化，所以铝管受到向下的安培力，磁块受到向上的安培力，因此磁块的加速度小于重力加速度，故B项正确；电磁炮的基本原理是电能转化为机械能，是一种安培力做正功的电动机模型，故C项正确；探雷器中有交变电流，其产生变化的磁场，其磁场会在金属物品中感应出涡流，而涡流产生的磁场又会反过来影响线圈中的电流，从而使仪器报警，故D项正确。 2.（2025·广东广州月考）如图甲所示，某同学在校园内沿一条直线跑道从东往西骑行，该地磁场水平分量由南到北，竖直分量向下。如图乙所示，自行车车把为直把、金属材质，辐条也为金属材质，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应现象，下列结论正确的是（图中B点在轮轴，A点在轮缘）（　　） A.图乙所示辐条中A点电势低于B点电势 B.图乙所示辐条中A点电势高于B点电势 C.自行车左右把手中电势相等 D.自行车左把手电势低于右把手电势 解析：A　辐条切割水平方向磁场分量，根据右手定则可知A点电势低于B点电势，A正确，B错误；自行车车把切割竖直方向磁场分量，根据右手定则可知自行车左把手电势高于右把手电势，C、D错误。 3.（2026·高二下广西贵港阶段练习）如图所示，虚线内有垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B。边长为L、电阻为R的正方形导体线框A以恒定的速度v沿x轴正方向穿过磁场区域。以顺时针方向为感应电流的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的起点。则线框A中产生的感应电流i随时间t变化的图线是（　　） 解析：B　线圈在0～时间内还没进入磁场，则感应电流为零；线圈在～时间内，线圈中产生的感应电流为I＝，根据楞次定律可知电流方向为逆时针方向，即负方向；线圈在～时间内，线圈中磁通量不变，无感应电流；线圈在～时间内，线圈中产生的感应电流为I＝，根据楞次定律可知电流方向为顺时针方向，即正方向。综合可知B选项符合题意。 4.（2025·河南郑州期中）如图所示，两个相同的灯泡L1、L2，分别与定值电阻R和自感线圈L串联，自感线圈的自感系数很大，直流电阻阻值与R相同，闭合开关S，电路稳定后两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　） A.闭合开关S后，灯泡L2逐渐变亮 B.闭合开关S后，灯泡L1、L2同时变亮 C.断开开关S后，灯泡L1 、L2都逐渐变暗 D.断开开关S后，灯泡L1逐渐变暗，L2立即熄灭 解析：C　闭合开关后，含灯泡L2的支路中没有线圈，立即变亮，含灯泡L1的支路中有线圈，逐渐变亮，A、B错误；断开开关前，两个支路电流相等，断开后，感应电流逐渐变小，灯泡L1、L2都逐渐变暗，C正确，D错误。 5.（2026·山西阳泉期末）如图所示，电磁涡流制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（　　） A.制动过程中，导体不会产生热量 B.线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大 C.如果导体反向转动，此装置将不起制动作用 D.制动力的大小与线圈中电流的大小无关 解析：B　制动过程中，导体在磁场中运动产生涡流，涡流在导体的电阻上会产生焦耳热，因此导体会产生热量，故A错误；线圈电流一定时，产生的磁场磁感应强度B一定。导体运动速度越大，切割磁感线产生的感应电动势越大，涡流I也越大。根据安培力公式F＝BIL可知，制动力（安培力）就越大，故B正确；如果导体反向转动，导体切割磁感线的方向改变，涡流的方向也会改变，但安培力的方向始终与导体的运动方向相反，仍然会起到阻碍运动的制动力作用，故C错误；线圈中电流越大，产生的磁场磁感应强度B越大。在导体运动速度一定时，感应电动势E、涡流I以及安培力F都会增大，因此制动力的大小与线圈中电流的大小有关，故D错误。 6.（2025·广西河池期末）如图所示，相同规格和长度的电阻丝分别制成单匝正方形和圆形线框a、b，将两线框水平放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度随时间均匀增加，则某时刻（　　） A.通过a、b线框的磁通量之比为4∶π B.a、b线框的感应电动势之比为π∶4 C.a、b线框中的感应电流之比为4∶π D.a、b线框中的电功率之比为π∶4 解析：B　设电阻丝长L，则正方形和圆形线框a、b面积分别为Sa＝，Sb＝，根据Φ＝BS，通过a、b线框的磁通量之比为Φa∶Φb＝π∶4，故A错误；根据E＝n＝nS，a、b线框的感应电动势之比为Ea∶Eb＝π∶4，故B正确；根据I＝，a、b线框中的感应电流之比为Ia∶Ib＝π∶4，故C错误；根据P＝，a、b线框中的电功率之比为Pa∶Pb＝π2∶16，故D错误。 7.（2026·高二下广东深圳期中）如图所示，歼-35A和直-20分别是我国最先进的战斗机和直升机，其中歼-35A的翼展为L，直-20的螺旋桨桨叶长为2L，若歼-35A和直-20从我国中部地区自西向东飞行演练（机身和地面平行），此时歼-35A的速度为v，直-20的顶端螺旋桨叶片逆时针匀速转动（俯视），转动角速度为ω，该处的地磁场的水平分量为Bx，竖直分量为By，下列分析正确的是（　　） A.歼-35A两翼电势差为ByLv，飞行员右翼电势高 B.歼-35A两翼电势差为BxLv，飞行员左翼电势高 C.悬停时，直-20桨叶电动势为2ByL2ω，桨叶外端比内端电势低 D.悬停时，直-20桨叶电动势为2BxL2ω，桨叶外端比内端电势高 解析：C　我国处于北半球，则地磁场有竖直向下的分量，大小为By，根据导体棒切割磁感线产生感应电动势的公式E＝ByLv，结合右手定则可知歼-35左翼电势高，故A、B错误；当螺旋桨叶片在水平面内逆时针匀速转动（俯视）时，根据右手定则可知，桨叶外端比内端电势低，感应电动势的大小为E＝By·2L，又＝，整理得E＝2ByL2ω，故C正确，D错误。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 8.（2026·广西百色期末）如图甲所示，平面内固定有单匝细金属导线框abcd，导线框的电阻为2 Ω。空间中存在垂直平面向里的磁场，导线框内的磁通量Φ随时间t变化的关系如图乙所示。在0～2 s时间内，下列说法正确的是（　　） A.线框中感应电流的方向为a→b→c→d→a B.线框中感应电流的方向为a→d→c→b→a C.流过金属导线某横截面的电荷量为0.5 C D.线框中感应电流随时间均匀增大 解析：AC　由题意可知，线框中的磁通量增大，根据楞次定律可知，线框中的感应电流的方向为逆时针，即a→b→c→d→a，故A正确，B错误；线框中感应电流的大小I＝，因为磁通量随时间均匀变化，所以感应电流大小不变，故D错误；感应电流大小I＝，流过线框横截面的电荷量q＝IΔt＝0.5 C，故C正确。 9.（2025·河南郑州月考）磁悬浮列车（图甲所示）是高速低耗交通工具，它的驱动系统可简化为如图乙所示的物理模型图。固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L、匝数为N、总电阻为R。水平面内两平行的长直导轨间存在磁感应强度大小均为B、方向交互相反且边长均为L的正方形组合匀强磁场。当磁场以速率v匀速向右移动时，可驱动停在导轨上的列车，则（　　） A.图乙所示对应时刻线框中感应电流沿逆时针方向 B.列车运动的方向与磁场移动的方向相反 C.列车速率为v'时，线框中的感应电动势为2NBL（v－v'） D.列车速率为v'时，线框受到的安培力大小为 解析：CD　线框相对磁场向左运动，根据右手定则可知题图乙所示时刻线框中感应电流沿顺时针方向，A错误；根据左手定则可知，线框受到向右的安培力，因此列车运动的方向与磁场移动的方向相同，B错误；列车速率为v'时，线框相对磁场的速率Δv＝v－v'，根据法拉第电磁感应定律可得E＝NBLΔv，又线框左、右两个边产生的感应电动势应顺次相加，则E总＝2E＝2NBLΔv＝2NBL，C正确；列车速率为v'时，线框受到的安培力大小F总＝2NBIL＝，D正确。 10.（2026·高二上北京西城期末）如图所示，竖直放置的U形金属框架宽度为l，框架的上端接有电阻R，金属框架处于方向与框面垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。将质量为m的金属棒ab从一定高度处由静止释放，下落过程中金属棒始终水平，且与金属框架接触良好。金属棒下落一段高度后可视为做速度大小为v的匀速直线运动，已知金属棒做匀速直线运动经过的某位置P到起点的高度差为h，重力加速度为g。不计金属棒和金属框架的电阻，忽略金属棒与金属框架之间的摩擦。则（　　） A.金属棒经过位置P时的动能为mgh B.下落过程中，金属棒b端电势比a端高 C.匀速下落过程中，电阻R两端的电势差为Blv D.从起点下落到P位置的过程中，电阻R消耗的总电能为mgh－mv2 解析：BCD　金属棒下落过程中，切割磁感线产生感应电流，方向从金属棒的a端到b端，根据左手定则可知金属棒受安培力竖直向上，安培力对金属棒做负功，可知金属棒机械能不守恒，可知金属棒经过位置P时的动能不是mgh，故A错误；下落过程中，根据右手定则，四指指向高电势，可知金属棒b端电势比a端高，故B正确；金属棒下落过程中，产生的感应电动势为E＝Blv，不计金属棒和金属框架的电阻，可知电阻R两端的电势差为Blv，故C正确；从起点下落到P位置的过程中，设电阻R消耗的总电能为Q，根据能量守恒定律有Q＝mgh－mv2，故D正确。 三、非选择题（本题共5小题，共54分） 11.（6分）（2025·山西长治期末）某实验小组的同学为了“探究影响感应电流方向的因素”设计了如图所示的电路，其中部分导线已连接。 （1）为了完成实验，请用笔划线代替导线将电路补充完整； 答案：（1）见解析（2）为了保护电器，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应位于　最右端　（选填“最左端”“正中央”或“最右端”）； （3）连接电路后，将线圈M插入线圈N中，发现开关闭合瞬间，灵敏电流计的指针向左发生偏转，经过一段时间电路稳定后，灵敏电流计的指针　不发生　（选填“向左”“不发生”或“向右”）偏转；若仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，则灵敏电流计的指针　向左　（选填“向左”“不发生”或“向右”）偏转。 解析：（1）完整实物连线如图所示 （2）为了保护电器，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应位于最右端，使滑动变阻器接入电路的阻值最大。 （3）连接电路后，将线圈M插入线圈N中，开关闭合瞬间，穿过线圈M的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左发生偏转，经过一段时间电路稳定后，穿过线圈M的磁通量不变，线圈M不产生感应电流，灵敏电流计的指针不发生偏转； 若仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，通过线圈N的电流增大，线圈M中的磁场变强，穿过线圈M的磁通量增加，则灵敏电流计的指针向左偏转。 12.（8分）（2025·北京海淀区期末）为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用灵敏电流计指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“＋”接线柱流入灵敏电流计时，指针向右偏转。 将条形磁体按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是　C　。 A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C.将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D.将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图丙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　AC　。 A.插入铁芯 B.拔出线圈A C.将滑动变阻器的滑片向左移动 D.将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）实验结束后，该同学又根据教材结合自感实验作了如下改动，如图丁所示，在两条支路上将电流计换成电流传感器，接通电路稳定后，再断开电路，并记录下两支路的电流情况如图戊所示，由图丁、戊可知： ①流过灯泡的电流是　i1　（选填“i1”或“i2”）； ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后发光的时间　变短　（选填“变长”“变短”或“不变”）。 解析：（1）S极向下插入螺线管时，不需要保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针都会向右偏转，故A错误；将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越大，故B错误；将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，则穿过螺线管的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由B到A，则电流从“＋”接线柱流入灵敏电流计，灵敏电流计的指针向右偏转，故C正确；将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，则螺线管的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由A到B，则电流从“－”接线柱流入灵敏电流计，灵敏电流计的指针向左偏转，故D错误。 （2）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，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏，插入铁芯，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故A正确；拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故B错误；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C正确；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D错误。 （3）①由图丁可知，断电前，通过灯泡和线圈的电流均恒定，且通过线圈的电流大于通过灯泡的电流。断电瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小，而此时灯泡和线圈构成一回路，从而使通过灯泡的电流瞬间增大，且方向与原来电流方向相反。所以流过灯泡中电流是i1。 ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变弱，所以可观察到灯泡在断电后发光时间将变短。 13.（12分）（2026·高二上青海海东期末）如图所示，电阻不计的光滑“U”形金属导轨固定在竖直平面内，质量为m、电阻为R的金属杆ab与导轨接触良好并静置于绝缘固定支架上，金属杆处于垂直纸面向里的匀强磁场中。支架下方一定距离处有边长为L的正方形区域cdef，cdef区域内有一个半径为r的圆，圆内有垂直纸面向外的匀强磁场，其磁感应强度B＝kt（k＞0且为常数），金属杆对支架恰好无压力，重力加速度大小为g，求： （1）金属杆ab两端的电压U； （2）金属杆ab所在处的磁感应强度大小B0。 答案：（1）kπr2　 （2） 解析：（1）设在极短的时间Δt内，磁通量的变化量为ΔΦ，则有ΔΦ＝ΔB·S＝kΔt·πr2 根据电磁感应定律得U＝E＝＝＝kπr2。 （2）根据闭合电路欧姆定律，得通过金属杆ab的电流为I＝ 金属杆ab所受的安培力为F＝B0IL 支架对金属杆的支持力恰好为0，根据平衡条件，有F＝mg 联立解得B0＝。 14.（12分）（2025·甘肃白银期末）如图甲，两根平行光滑金属导轨相距L＝1 m，导轨平面与水平面的夹角θ＝37°，导轨的下端PQ间接有阻值R＝8 Ω的定值电阻。相距x＝6 m的MN和PQ间存在方向垂直于导轨平面向上、均匀分布的磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示。将长度也为L、阻值r＝2 Ω的导体棒ab垂直放在导轨上（ab始终与导轨接触良好），t＝0时将导体棒由静止释放，t＝1 s时导体棒恰好运动到MN处，此后导体棒开始匀速下滑。取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6。求： （1）0～1 s内回路中的感应电动势； （2）导体棒ab的质量； （3）0～2 s时间内导体棒所产生的热量。 答案：（1）12 V　 （2）0.4 kg　 （3）5.76 J 解析：（1）0～1 s内磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律，有E1＝＝S 其中＝2 T/s，S＝Lx＝6 m2 代入数据解得感应电动势为E1＝12 V。 （2）导体棒从静止开始做匀加速运动，加速度大小为a＝＝6 m/s2 导体棒进入磁场区域的速度为v＝at1＝6 m/s 导体棒切割磁感线产生的电动势为E2＝BLv＝12 V 根据闭合电路欧姆定律，有I2＝ 导体棒进入磁场区域做匀速运动，可知导体棒受到的合力为零，有mgsin θ＝F安＝BI2L 联立以上各式，解得导体棒ab的质量为m＝0.4 kg。 （3）根据闭合电路欧姆定律，在0～1 s内回路中产生的电流为 I1＝＝1.2 A 1～2 s内回路中产生的电流为I2＝＝1.2 A 则0～2 s时间内导体棒所产生的热量 Q＝rt1＋rt2＝1.22×2×1 J＋1.22×2×1 J＝5.76 J。 15.（16分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒的质量分别为ma＝m，mb＝2m，电阻值分别为Ra＝R，Rb＝2R。b棒静止放置在水平导轨上足够远处，与导轨接触良好且与导轨垂直；a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放，运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g，求： （1）a棒刚进入磁场时回路中的感应电流； （2）从a棒开始下落到最终稳定的过程中，通过a棒的电荷量； （3）从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的焦耳热。 答案：（1）　 （2）　 （3）mgh 解析：（1）a棒从开始下滑到刚进入磁场的过程，根据动能定理可得magh＝ma 解得v0＝ a棒切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLv0 回路中产生的电流为I＝＝。 （2）最终稳定时，两棒达到共速，由动量守恒定律可得mav0＝（ma＋mb）v 解得v＝v0 对b棒由动量定理得LBΔt＝mbv－0 电荷量q＝Δt＝＝。 （3）从a棒开始下落到最终稳定的过程中，根据能量守恒定律可得 Q总＝magh－（ma＋mb）v2＝mgh a棒上产生的焦耳热为Qa＝Q总＝mgh。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $