电磁感应典型例题与跟踪训练（有解析）-2025年高考物理一轮复习

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电磁感应典型例题与跟踪训练-2025年高考物理一轮复习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图三个实验，图甲是法拉第圆盘，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R相连。图乙是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴无摩擦转动，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。图丙是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴无摩擦转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。则（ ）
A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，无感应电流通过R
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，圆盘不动
C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动
D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现
2．某兴趣小组使用图甲所示的装置，探究钕磁铁在长螺线管中运动产生的感应电流变化规律，将螺线管一端固定在铁架台上，另一端自然下垂，电流传感器连接长螺线管的上下两端，将钕磁铁从靠近螺线管的上方由静止释放。在钕磁铁穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流随时间变化的图像如图乙所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B．时间内，钕磁铁做匀速直线运动
C．若只增加钕磁铁释放高度，则感应电流的峰值变大
D．若只调转钕磁铁的极性，再从同一位置释放，感应电流的方向不变
3．磁场的高斯定理指出通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量恒等于零。如图所示为一金属球壳的俯视图，CD过球心O，AB不过球心，在球心O的右侧放置一小磁针，以磁感线穿入球壳的方向为正方向，则下列说法正确的是（ ）
A．C、D两点处的磁感应强度方向相反
B．若小磁针沿CD运动，球壳上有感应电流产生
C．球壳上单位面积的磁通量大小处处相等
D．AB左右两侧球壳上的磁通量大小相等
4．如图所示电路中，和是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S闭合和断开瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．当S闭合时，先达到最亮，稳定后熄灭时达到最亮
B．当S闭合时，先达到最亮，稳定后与亮度相同
C．电路稳定后断开S时，闪亮后与一起熄灭
D．电路稳定后断开S时，立即熄灭，闪亮后逐渐熄灭
5．磁悬浮模型车的动力系统可以简化为以下模型，是固定在模型车底部的边长为电阻为的单匝正方形金属框架，模型车与线圈总质量为。驱动磁场为方向垂直于水平地面、等间隔交替分布的匀强磁场，磁感应强度大小均为，每个磁场宽度均为。现使驱动磁场以速度向右匀速运动，金属框将受到磁场力并带动模型车运动。若不计阻力，下列说法正确的是（　　）
A．在模型车运动过程中金属框中的电流方向不变
B．当模型车运动速度为时，其所受安培力的值为
C．在到达最大速度前模型车将做匀加速直线运动
D．当模型车趋近最大速度时，回路电流趋于为0
6．如图所示为一小型交流发电机示意图，线圈与电阻R构成闭合回路，将两磁极间的磁场视为匀强磁场，图示时刻线圈平面恰与磁场方向垂直。当线圈绕轴按图示方向匀速转动时，下列说法正确的是（　　）
A．图示时刻通过电阻R的电流最大
B．图示时刻电阻R中的电流方向由a指向b
C．从图示时刻开始，线圈转过90°时，电阻R中的电流方向由a指向b
D．从图示时刻开始，线圈转过90°时，电阻R中的电流方向将发生改变
7．在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电源构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列说法正确的是（　　）
A．穿过a、b两个环的磁通量始终相同
B．穿过b环的磁通量始终是c环的一半
C．a、c两个环中都有感应电流
D．b、c两个环中都有感应电流
8．电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，正方形闭合线圈竖直固定在减震装置上。永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈，某时刻磁场分界线刚好位于线圈正中央，如图乙所示。则从该时刻起（　　）
A．永磁铁振动时穿过线圈的磁通量不变
B．永磁铁振动越快，线圈中感应电动势越小
C．永磁铁振动时，受到线圈的阻力方向不变
D．永磁铁向上振动时，线圈中感应电流的方向为逆时针
9．匀强磁场方向垂直纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，磁感应强度B随时间t变化规律如图甲所示。在磁场中有一细金属矩形线框，线框平面位于纸面内，如图乙所示。令分别表示Oa、ab、bc段的感应电流，分别表示Oa、ab、bc段线框右侧PQ边受到的安培力。则（　　）
A．I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向
B．I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向
C．F1方向向右，F2方向向左
D．F2方向向右，F3方向向右
10．空间中有足够大的磁场区域，方向如图所示，磁场内有一个竖直固定的半圆形滑轨，滑轨两端在同一水平线上。闭合金属环从滑轨右端静止滑下，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．若是匀强磁场，环上滑的最大高度小于h
B．若是匀强磁场，环上滑的最大高度等于h
C．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度等于h
D．若是非匀强磁场，环上滑的最大高度大于h
二、实验题
11．如图所示，在“探究感应电流产生的条件”的实验中，电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关已部分连接。
(1)请使用两根导线，将电路补充完整 。
(2)此实验中使用的电表是________。
A．灵敏电流计 B．倍率适宜的欧姆表
(3)正确选择电表和连接电路后，开始实验探究，下列说法正确的是________。
A．开关闭合后，线圈A插入线圈B或从线圈B中拔出，都会引起电表指针偏转
B．线圈A插入线圈B后，开关闭合和断开的瞬间电表指针均不会偏转
C．线圈A插入线圈B中，开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表指针静止在中央零刻度
D．线圈A插入线圈B中，开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电表指针才能偏转
三、解答题
12．如图所示，光滑水平金属轨道宽度，轨道水平区域有磁感应强度，方向竖直向上的匀强磁场，将质量的金属杆放在水平轨道上，通的恒定电流，金属杆由静止运动后，冲上竖直面内光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道相切，圆弧半径，圆心角，圆弧区域无磁场，重力加速度（sin37°=0.6 cos37°=0.8）。求：
(1)金属杆受到安培力的大小；
(2)金属杆离开水平轨道时的速度；
(3)金属杆冲出圆弧轨道后，上升的最大高度。
13．两根间距L=1m、足够长光滑平行导轨与水平面夹角为θ=30°，导轨两端分别连接一个阻值R=0.02Ω的电阻和C=1F的电容器，整个装置处于磁感应强度大小B=0.2T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，在导轨上垂直于导轨放置一质量m=0.8kg、电阻r=0.08Ω的导体棒ab，并使其固定于图示位置。闭合开关S，对导体棒施加一个大小为5.6N、沿导轨平面向上的力F，同时解除固定，使导体棒由静止开始向上运动。重力加速度g取10m/s2。
(1)求导体棒ab运动的最大速度及速度最大时电容器所带的电荷量；
(2)若开关S断开，仍对导体棒施加力F，同时解除固定，使导体棒由静止开始向上运动，经t=2.5s达到最大速度，求在该过程中力F做的功。
14．如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨与水平面成30°角，导轨上、下端与固定电阻R1和R2相连，且R1=R2=10Ω，导轨自身电阻忽略不计，导轨宽度l=2m。质量为m=0.1kg，电阻r=10Ω的导体棒ab与导轨垂直且与导轨接触良好，导轨与导体棒ab之间的动摩擦因数为。整套装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。将导体棒ab在较高处由静止释放，当导体棒ab沿轨道下滑3s时，速度达到最大。（g取10m/s2）求：
(1)ab棒中感应电流的方向；
(2)ab棒下滑的最大速度vm；
(3)ab棒从静止开始沿轨道下滑3s的过程中，电阻R1产生的电量q1是多少？
15．如图所示为某种“电磁制动”的基本原理图，在竖直向下的匀强磁场中，两根相距的平行长直金属导轨水平放置，左端接阻值为的电阻，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好。初始时刻，导体棒以初速度水平向右运动，当导体棒的速度为时，相对于出发位置的位移大小为（大小未知）。已知磁场的磁感应强度大小为，导体棒的质量为，接入电路的电阻也为，不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦，求
(1)导体棒的速度为时，导体棒克服安培力做功的功率；
(2)导体棒相对于出发位置的位移为时，导体棒的速率。
16．如图所示，正方形金属框abcd的边长为l，磁场区域边界PM与PN的夹角，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，磁场区域范围足够大，P点位于cd的中点，cd与PN在同一条直线上，规定此时穿过金属框的磁通量为正。
(1)此时穿过金属框的磁通量为多少？
(2)若将金属框以bc边为轴，分别向纸面外转动和，磁通量变化量分别为多少？
(3)以图示位置为计时起点，线框向右以速度v做匀速直线运动，在b点进入磁场之前，要使线框中不产生感应电流，求磁感应强度B与时间t之间的关系式。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C D D D C A D A B
1．C
【详解】A．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，故有感应电流流过R，故A错误；
B．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，故B错误；
C．开关闭合瞬间，圆板受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据电磁场理论可知，产生逆时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有顺时针电场力，圆盘会顺时针（俯视）转动，故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。
2．C
【详解】A．时刻电流为0，说明感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律有
可知穿过线圈磁通量的变化率为0，A项错误；
B．时间内，电流为0，则磁铁不受安培力，只受重力，钕磁铁做匀加速直线运动，B项错误；
C．若只增加钕磁铁释放高度，切割速度变大，则感应电流的峰值也变大，C项正确；
D．若只调转钕磁铁的极性，再从同一位置释放，磁场方向相反，故感应电流也将反向，D项错误。
故选C。
3．D
【详解】A．由题图小磁针的左侧为N极，结合磁场方向的特点可知，C、D两点的磁感应强度方向都水平向左，故A错误；
B．小磁针沿CD运动，球壳上总的磁通量始终为0，无感应电流产生，故B错误；
C．由于球壳上的各点到小磁针的距离不都相同，球壳上单位面积的磁通量大小不是处处相等，故C错误；
D．根据题意可知，通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量恒等于零，则AB左右两侧球壳上的磁通量大小相等，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】AB．和在S闭合瞬间立即发光，由于线圈L的自感作用，会逐渐变暗，亮度会逐渐增强，由于线圈直流电阻不计，电路稳定后被短路而熄灭；熄灭时达到最亮，选项AB错误。
CD．电路稳定后断开S时，立即熄灭，但是线圈L产生自感电动势阻碍电流减小，则线圈相当电源，与组成回路，可知闪亮后逐渐熄灭，选项C错误、D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．由右手定则可知，线圈的ab边每经过磁场的边界时线框中的电流方向都会发生改变，则选项A错误；
B．当模型车运动速度为时，其所受安培力的值为
选项B错误；
CD．由
可知在到达最大速度前，随速度v增加，模型车将做加速度减小的加速运动；当模型车趋近最大速度时，安培力趋近于零，则回路电流趋于为0，选项C错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】AB．图示时刻线圈位于中性面，通过电阻R的电流为零，故AB错误；
CD．线圈转过90°时，由右手定则知电阻R中的电流方向由a指向b，此时通过电阻R的电流最大，电流方向不发生改变，故C正确，D错误。
故选C。
7．A
【详解】A．线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，所以穿过a、b两个环的磁通量始终相同，故A正确；
BCD．根据安培定则可知，穿过a的磁感线方向向左，穿过b的磁感线方向向上，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，线圈中电流将发生改变，产生的磁场随之改变，穿过a、b两环的磁通量会发生改变，故a、b两环中都会产生感应电流；而向左和向右穿过c环的磁感线条数相等，完全抵消，总的磁通量为零，不发生变化，故c环中没有感应电流产生，故BCD错误。
故选A。
8．D
【详解】A．永磁铁振动时，由于处于上下两个磁场的面积发生变化，所以穿过线圈的磁通量发生变化，故A错误；
B．永磁铁振动越快，则磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中的感应电动势越大，故B错误；
C．永磁铁向上振动时，受到线圈的阻力方向向下；永磁铁向下振动时，受到线圈的阻力方向向上；故C错误；
D．永磁铁向上振动时，即线圈相对于磁场向下运动，由图乙可知，穿过线圈的磁通量向里增加，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为逆时针方向，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】AB．由楞次定律可知，Oa段感应电流I1沿逆时针方向，ab、bc段感应电流I2、I3沿顺时针方向，故A正确，B错误；
CD．Oa段回路右侧PQ边中电流由Q流向P，磁感应强度方向垂直纸面向里，由左手定则可知，PQ边受到的安培力F1方向向左；ab段PQ边中电流由P流向Q，磁感应强度方向垂直纸面向里，由左手定则可知，PQ边受到的安培力F2方向向右；bc段PQ边中电流由P流向Q，磁感应强度方向垂直纸面向外，由左手定则可知，PQ边受到的安培力F3方向向左，故CD错误。
故选A。
10．B
【详解】AB．若是匀强磁场，金属环在滑动过程中穿过金属环的磁通量恒定，金属环中不会产生感应电流，金属环的机械能守恒，环上滑的最大高度等于h，A错误，B正确；
CD．若是非匀强磁场，金属环在滑动过程中，穿过金属环的磁通量发生变化，金属环中会产生感应电流，会产生焦耳热，则根据能量守恒定律可知，金属环的机械能会减少，环上滑的最大高度会小于h，CD错误。
故选B。
11．(1)
(2)A
(3)A
【详解】（1）线圈A、电池组、开关、滑动变阻器串联，构成闭合回路；线圈B、电表串联构成闭合回路，如图所示。
（2）本实验要使用灵敏电流计来检测电路中是否有电流产生。
故选A。
（3）AB．只要线圈B中磁通量发生变化，电流计指针就会偏转，开关闭合，线圈A插入线圈B或者从线圈B中拔出，线圈A插入线圈B后闭合或者断开开关瞬间，都会使电流计指针偏转，故A正确，B错误；
CD．线圈A插入线圈B后，开关闭合，滑动变阻器的滑片匀速滑动或者变速滑动，电流计指针都会偏转，故CD错误。
故选A。
12．(1)5N
(2)
(3)
【详解】（1）根据
代入数据，解得
（2）依题意，金属杆在水平轨道运动过程，由动能定理，可得
解得
（3）设金属杆冲出圆弧轨道时，速度大小为，由动能定理可得
解得
金属杆之后做斜抛运动，上升的最大高度为
13．(1)4m/s，0.16C
(2)11.2J
【详解】（1）设导体棒ab运动的最大速度为vm，由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
对导体棒有
解得
电容器两端的电压
电容器所带的电荷量为
解得
（2）在t=2.5s时间内，对导体棒ab，由动量定理得
则力F做功
解得
14．(1)b→a
(2)3m/s
(3)0.15C
【详解】（1）根据右手定则可知，ab棒中感应电流的方向为b→a；
（2）速度最大时导体棒切割磁感线产生感应电动势为
感应电流
ab棒受到安培力为
ab棒达到速度最大时，由平衡条件得
回路的总电阻
联立解得
（3）对导体棒，根据动量定理可得
解得3s内流过导体棒的电荷量为
R1的电量为
15．(1)
(2)
【详解】（1）导体棒的速度为时，导体棒受安培力大小为
根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
导体棒克服安培力做功的功率为
解得
（2）当导体棒的速度为时，相对于出发位置的位移大小为，根据动量定理有
根据电流的定义式有
同理导体棒相对于出发位置的位移为时，有
根据电流的定义式有
解得
16．(1)
(2)，
(3)
【详解】（1）根据磁通量的定义式，其中
代入解得此时穿过金属框的磁通量为
（2）若向纸面外转动，则
所以磁通量的变化量为
若向纸面外转动，则
所以磁通量的变化量为
（3）要使线框中不产生感应电流，即线框中的磁通量不发生变化，则经任意时刻t，线框运动的位移为
此时穿过金属框的磁通量
且
联立可得磁感应强度B与时间t之间的关系式
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