2022届高考物理二轮复习练习：法拉第电磁感应定律（含答案）

法拉第电磁感应定律

一、单选题

1.如图，同一绝缘光滑水平地面上，一个小金属环a和一个大金属环b的圆心在同一

点。a环中通有逆时针方向的恒定电流/,b环中不通电。现将a环沿直线移向图中a'

位置，则b环中感应电流i的方向和b环的运动情况分别为（）

A.i为顺时针方向，b环圆心向靠近M位置运动

B.i为顺时针方向，b环圆心向远离a'位置运动

C.i为逆时针方向，b环圆心向靠近a'位置运动

D.i为逆时针方向，b环圆心向远离a'位置运动

2.如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线

管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管。端流入为正，以下说法正确

A.从上往下看，O~ls内圆环中的感应电流沿顺时针方向

B.1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力

C.O~ls内圆环面积有扩张的趋势

D.1~2s内和2~3s内圆环中的感应电流方向相反

3.如图所示，在两个正方形之间的四个相同三角形区域内分布着如图所示的方向垂直

纸面向里的匀强磁场，两正方形边长分别为L和它心一边长为乙的正方形线框仍加

2

如图放置，其c,点恰好在x轴原点0,线框从该位置开始沿x轴正方向以速度v匀速

穿过磁场区域。取线框中沿逆时针方向的感应电流为正，则表示线框中电流i随be边

的位置坐标x变化的图象是（）

4.研究人员发现一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能，具体而

言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生

电流，其简化模型如图所示，A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料

正中央线圈的半径大于合金材料的半径，现对A进行加热，下列说法正确的是

B

A.8线圈有向左运动的趋势

B.B线圈有扩张的趋势

C.8线圈中感应电流产生的磁场阻止了3线圈内磁通量的增加

D.若从右向左看B中产生顺时针方向电流，则4左端是强磁性合金的N极

5.如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中通有电流，下列

情况中，闭合金属线框中有感应电流产生的是（）

试卷第2页，共10页

V

A.电流恒定，闭合金属线框向下平移

B.电流恒定，闭合金属线框向上平移

C.金属线框固定不动，电流增加

D.电流恒定，导线和闭合金属线框以相同的速度向右平移

6.用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究通电自感现象的电路如

图甲所示。电阻的阻值是R，多匝线圈L中未插入铁芯，电源电动势为E,L的电阻和

电源的内阻均可忽略。闭合开关S,传感器记录了电路中电流i随时间f变化的关系图

像，如图乙中曲线①所示。如果改变某一条件，其他条件不变，重复实验，可以得到

图乙中曲线②。改变的条件可能是（）

甲

A.线圈L中插入铁芯B.增大EC.增大RD.减小R

7.如图所示，在磁感应强度为8、方向竖直向下的匀强磁场中，有一水平放置的U形

导轨，导轨左端连接一阻值为R的电阻，导轨电阻不计。导轨间距离为L在导轨上

垂直放置一根长度为L的金属棒MN,金属棒与导轨接触良好，电阻为广，用平行导轨

的水平外力F拉着金属棒向右做匀速运动，则在金属棒运动过程中，下列说法正确的

是（）

A.电阻R消耗的电功率为

BL

B.金属棒的运动速度大小答

BL

C.金属棒两端的电压为驾笄

BL

D.整个回路的发热功率为增口

DL

8.如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下

列说法中正确的是（）

A.合上开关S接通电路时,A?先亮A1后亮，最后一样亮

B.合上开关S接通电路时，A|和A?始终一样亮

C.断开开关S切断电路时，A?立即熄灭，A1过一会才熄灭

D.断开开关S切断电路时，A1立即熄灭，A?过一会才熄灭

二、多选题

9.如图所示的电磁感应实验中，线圈B与灵敏电流计G组成闭合电路，线圈A与电

池、滑动变阻器、开关组成闭合电路，线圈A置于线圈B中，闭合开关瞬间，灵敏电

流计G表针右偏，下列操作能使表针左偏的是（）

A.滑动变阻器滑片P加速向左滑动B.滑动变阻器滑片P减速向左滑动

C.线圈A加速向上拔出BD.将开关由闭合到断开瞬间

10.空间中存在竖直向下的匀强磁场，有两根相互平行的金属导轨（足够长）水平放

置,如图所示（俯视图）。导轨上静止放置着两金属棒■、CD,某时刻在A8棒上施

试卷第4页，共10页

加一恒力F,使A8棒向左运动，导轨对金属棒的摩擦力不计，金属棒运动过程中始终

与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（）

XXXX

忆----B

XXXX

B5-

A.回路中有顺时针方向的电流

B.磁场对金属棒A8的作用力向右

C.金属棒CD一直做加速直线运动

D.金属棒先做加速度减小的加速运动，之后做匀速直线运动

11.第十三届中国航展于2021年9月28日至10月3日在广东省珠海市国际航展中心

举办，若其中某战机在空中完成动作，已知地磁场的水平分量为用，竖直分量打，如

图战机首尾长。，机翼水平翼展人,竖直尾翼上下高4,运动速度为心机身沿东西

方向保持水平，下列说法正碰的是（）

Li

A.水平飞行时，左侧机翼电势高于右侧B.垂直起降时，头尾最远点电势差为

C.垂直起降时，上下最远点电势差为用4口D.水平飞行时，左右侧机翼无电势差

12.一轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端连接一条形磁铁静止，磁铁的中点位置

为A。一圆环形导体轴线与磁铁的轴线重合，从图示位置由静止释放圆环，圆环下落

至磁铁底端的过程中，以下说法正确的是（）

—A

A.圆环中一直有感应电流

B.圆环下落至A点前，弹簧弹力大于磁铁重力

C.圆环到达A点时，速度最大

D.圆环机械能减少

13.如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应

强度大小为3的匀强磁场。长为/的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖

直导电转轴。0'上，随轴以角速度。匀速转动.在圆环的A点和电刷间接有阻值为R

的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于

静止状态。已知重力加速度为g,不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（）

B.微粒的电荷量与质量之比为盟

C.电阻消耗的电功率为噂包

D.若增大角速度。和电阻R的阻值，微粒有可能仍保持静止状态

14.如图所示，光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨左端接有定值电阻凡

金属棒MN放置在导轨上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。金属棒在水平向右

的外力作用下，由静止开始做匀加速直线运动。运动过程中金属棒始终与导轨垂直且

与导轨接触良好。不计导轨的电阻，金属棒接入电路的电阻恒定，则下列说法正确的

是（）

试卷第6页，共10页

N

A.作用在金属棒上的水平外力大小与时间成正比

B.金属棒受到的安培力大小与时间成正比

C.安培力的冲量大小与时间平方成正比

D.通过金属棒截面的电量与时间成正比

三、填空题

15.如图所示，光滑导轨间距/=0.5m,电阻R=l。，或为质量是1kg的金属棒，金

属棒电阻不计，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度B=0.2T,当棒她向右以恒定的速

度v=10m/s运动时，流过棒质的电流大小为,棒必受到的安培力的

大小为,棒协两端的电压为.

16.如图所示，一矩形线圈与长直通电导线在同一平面内，且长直导线位于线圈的正

中间的右侧，现使导线中的电流增大，则矩形线圈中产生的感应电流方向为

导线框所受的磁场力的方向为.

17.继2018年“东方超环”实现一亿度运行之后，更先进的“中国环流2号”（图甲）于

2020年12月4日首次放电成功，我国的托卡马克技术又有了新的突破，正在引领全

世界走向能源的圣杯——可控核聚变。可控核聚变的磁约束像一个无形的管道，将高

温等离子体束缚在其中，通过电磁感应产生的涡旋电场给等离子体加速，使其达到核

聚变的点火温度。利用环流2号的原理，可以做一些简化后的模拟计算。半径为r的

环形光滑管道处于垂直纸面向里、随时间均匀增大的匀强磁场中，磁感应强度的变化

规律为8=公，如图乙所示。f=0时刻，一个质量为加、电荷量为+q的微粒，从静止开

始被涡旋电场加速，f时刻与一个静止的中性粒子〃m相撞，并结合在一起，电荷量不

变。在计算过程中均不考虑重力。

(1)①随时间均匀增大的匀强磁场在管道内产生涡旋电场的强弱;

A.增大B.不变C.减小

②请说出微粒被涡旋电场加速后在磁场中的旋转方向；

(2)①求碰前瞬间带电微粒的速度V；

②请证明：无论，加多大，碰后瞬间管道对结合体的作用力方向均沿圆环半径向外。

乙

18.如图1所示为一个特制灯泡两端的电压与通过它的电流的关系曲线，二者不成线

性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化，假设最终通过灯泡的电流为

0.52A。将该灯泡用导线接在光滑竖直平行导轨上端MN两点间，如图2所示。该导轨

间距乙=1.0m,例N下方有一根质量优=0.2kg、接入电阻R=10.0C的导体棒AB水平跨

接在导轨上，紧接AB正下方的导轨间交替分布着垂直导轨所在平面、磁感应强度

B=2.0T、宽度d=0.20m的匀强磁场，除导体棒和灯泡以外，其余电阻不计，导轨足够

长，重力加速度g取10m/s2,空气阻力不计。

(1)开始时锁定导体棒AB,在AB与MN之间半径r=0.lm圆形区域内施加一垂直导

轨所在平面均匀增加的匀强磁场，当磁感应强度的变化率为"=Kxl()2T/s时，求灯

泡的实际功率；(结果保留2位小数)

(2)撤去圆形区域里的磁场同时解除锁定，并将两个这样的灯泡并联接在MN两点

间，求每个灯泡最终发光的功率和通过灯泡的交流电的频率；

(3)撤去圆形区域内磁场的同时解除锁定，在MN两点间只接入一只这样的灯泡，求

导体棒最终的加速度大小。

试卷第8页，共10页

：.............8……1

JXXXX

XXXX

2

3xxxx

XXXX

n

图1图2

19.如图甲所示，匝数为100的线圈，总阻值为1C(为表示线圈的绕向，图中只画了

2匝)，4、8两端间接有一个4c的电阻上线圈内有垂直指向纸内方向的磁场。线圈

中的磁通量按如图乙所示的规律变化，求：

(1)线圈中感应电流的方向是顺时针还是逆时针，A,B两点哪点的电势高;

(2)R两端的电压是多大。

20.如图甲所示，一质量为〃八电阻为R、边长为L的正方形闭合金属线框Med处于

竖直平面内，水平虚线〃•下方存在磁感应强度大小为B、方向垂直于线框所在平面向

外的匀强磁场。将线框从4•上方由静止释放，刚释放时外边水平且与。■距离也为

心从线框开始释放到刚好全部进入磁场的过程中，其速度v与下落位移x的关系图像

如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度为g。求：

(1)线框刚进入磁场时仍两点间的电势差；

(2)线框进入磁场过程中产生的热量。

甲

21.如图所示，将一细导线围成边长为4的单匝正方形线框，并固定在水平纸面内,

虚线MN恰好将线框分为左右对称的两部分，在虚线左侧的空间内存在与纸面垂

直的匀强磁场，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间r变化的

规律如图所示，已知线框的电阻为R,，=%时匀强磁场的磁感应强度大小为当。

(1)若虚线右侧的空间不存在磁场，求：线框中产生的感应电动势大小E；在

0~2f。内，通过线框某横截面的电荷量q；

(2)若虚线MN右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为B。，如图所

示，求r=2f0时线框受到的安培力大小F。

'M'M

XX

5BB。

XX

XX

XX

XX

试卷第10页，共10页

参考答案

1.A

【详解】

a环中通有逆时针方向的恒定电流/,a环内的磁场方向垂直纸面向外，a环外的磁场方向

垂直纸面向里，b环的总磁通量方向向外，当a环沿直线移向图中屋位置时，b环内的磁

通量向外增大，由楞次定律可知，b环中感应电流i的方向为顺时针，根据楞次定律推论，

阻碍相对运动，所以b环圆心向靠近a'位置运动，则A正确；BCD错误；

故选Ao

2.A

【详解】

A.0~ls内，螺线管中从“向方的电流逐渐增大，穿过圆环的磁场向上的逐渐增强，根据

楞次定律，从上往下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，A正确；

B.1s末，穿过圆环的磁通量达到最大，此时圆环中的感应电流为零，不受安培力，对桌

面的压等于圆环的重力，B错误；

C.0~ls内，穿过圆环的磁通量逐渐增多，根据楞次定律推论"增缩减扩”，圆环面积有收

缩的趋势，c错误；

D.1~2s内螺线管中从a向匕的电流逐渐减小，2~3s内螺线管中从。向。的电流逐渐增

加，穿过圆环的磁通量先是向上的减少，然后是向下的增多，根据楞次定律，圆环中的感

应电流方向相同，D错误。

故选Ao

3.B

【详解】

由图可知，儿边通过磁场时，其切割磁感线的有效长度先减小后增大，ad边通过磁场时，

其切割磁感线的有效长度先减小后增大，再由右手定则判断电流方向，故B正确，ACD错

误。

故选：B。

4.B

【详解】

AB.现对A进行加热，其磁感应强度增大，则通过B线圈的磁通量增大，由楞次定律可

知B线圈一定有扩张的趋势，故A错误，B正确；

答案第1页，共12页

C.根据楞次定律可知B线圈中感应电流产生的磁场阻碍了B线圈内磁通量的增加，但并

不阻止，只是增加的缓慢而已，故C错误；

D.根据楞次定律可知，若从右向左看B中产生顺时针方向电流，则A左端是强磁性合金

的S极，故D错误。

故选B。

5.C

【详解】

AB.当闭合金属线框向上平移或向下平移时，穿过线框的磁通量保持不变，所以没有感应

电流的产生，故AB错误；

C.金属线框固定不动，直导线的电流增加，其周期额穿过线框的磁通量增大，有感应电

流的产生，故c正确；

D.电流恒定，导线和闭合金属线框以相同的速度向右平移时，穿过线框的磁通量保持不

变，所以没有感应电流的产生，故D错误；

故选C。

6.A

【详解】

A.若线圈中插入铁芯，线圈自感系数增大，自感现象延长，所以若线圈中插入铁芯，上

述过程中电路中电流达到稳定值经历的时间大于曲线①的时间，A正确；

BD.若增大E或减小R,则电路稳定后的/m应增大，而乙图中的/m没有发生改变这说明

二者没有发生对应的改变，BD错误；

C.若增大R,则电路稳定后的/m应减小，而乙图中的/m没有发生改变这说明R没有发生

对应的改变，C错误。

故选Ao

7.A

【详解】

B.由右手定则判断得知金属棒中的电流方向为由N到M,MN产生的感应电动势为

E=BLv

回路中的感应电流大小为

{EBLv

~R+r~R+r

答案第2页，共12页

匀速运动时，有

F=BIL=------

R+r

可得金属棒的运动速度大小为

F(7?+r)

y=-----------

故B错误；

C.电阻R两端的电压为

…啜

故C错误；

A.电阻R消耗的电功率为

罪R=^

故A正确；

D.整个回路的发热功率为

4=/2(R+r)=(―)2(/?+r)=

,sBLB-I3

故D错误；

故选A。

8.A

【详解】

AB.合上开关S接通电路时，A2先亮，在电感作用下电流缓慢增加，Ai支路电流缓慢增

加，则Ai后亮，由于电感电阻不计，两灯泡相同，最后一样亮，A正确，B错误；

CD.断开开关S切断电路时，Ai和A2构成新回路，电流为原Ai支路电流，故两灯均过

一会熄灭，CD错误。

故选A。

9.CD

【详解】

AB.在闭合开关的瞬间，穿过B的磁通量增加，灵敏电流计G表针右偏，滑动变阻器滑

片P向左移动，滑动变阻器阻值变小，电流增大，穿过B的磁通量增加，灵敏电流计G表

针右偏，AB错误；

CD.线圈A向上拔出或将开关断开瞬间，磁通量均减小，表针左偏，CD正确。

答案第3页，共12页

故选CDo

10.BC

【详解】

A.由右手定则可知，回路中有逆时针方向的电流，故A错误；

B.根据左手定则可知，磁场对金属棒AB的作用力向右，故B正确；

CD.随着速度的增大，回路中电流增大，则CD棒受到的安培力增大，它的加速度增大；

A8受到安培力也增大，则合力减小，加速度减小，当两者的加速度相同时，一起做匀加速

运动，故C正确，D错误。

故选BCo

II.AB

【详解】

AD.水平飞行时，左右机翼切割地磁场竖直向下分量（珠海市地处北半球，地磁竖直分量

向下），由右手定则，机翼左侧电势较高，故A正确，D错误；

BC.垂直起降时，头尾切割地磁场水平分量反，切割有效长为右，头尾最远点电势差为

BJF，故B正确，C错误。

故选ABo

12.BD

【详解】

AC.导体切割磁感线运动时，产生感应电动势，当圆环运动至与A点等高的位置时，速度

方向与磁场方向平行，此时没有感应电动势，圆环加速度最大，为g,此时速度向下加速

度向下因此还能向下加速速度不是最大，AC错误；

B.圆环到达位置A之前，由楞次定律可知，圆环受到阻碍下落的磁场力，根据牛顿第三

定律知，磁铁受到圆环施加的向下的磁场力，条形磁铁向下运动，弹簧形变增大，弹力大

于磁铁重力，B正确；

D.由于圆环下落过程中，向上的磁场力对圆环做负功，所以机械能减少，D正确。

故选BD。

13.AB

【详解】

A.如图所示，金属棒绕00'轴切割磁感线转动，棒产生的电动势即为电阻R两端的电势

答案第4页，共12页

差

E=Br--=—Br2a)

22

故A正确；

B.电容器两极板间电压等于电源电动势E,带电微粒在两极板间处于静止状态，则

E

q^=mg

a

即

且=建=dg=2dg

2

mE12Bra)

—BDrco

2

故B正确；

C.电阻消耗的功率

2

E4/苏

nr=----=-----------

R4R

故C错误；

D.若增大角速度。，则电动势增大，即电容器的电压增大。根据U=E4可知E增大，则

微粒向上运动。故D错误。

故选AB。

14.BC

【详解】

A.由于金属棒做匀加速运动，则

F_B-L-at=ma

R+r

因此

r=---------+ma

R+r

因此F与时间成线性关系，并不是成正比，选项A错误;

B.安培力

„B2l3at

金属棒受到的安培力大小与时间成正比，选项B正确；

C.安培力的冲量

7.—

42'2(/?+r)

答案第5页，共12页

安培力的冲量大小与时间平方成正比，选项c正确;

D.电路中电流

BLvBLat

R+rR+r

因此，时间内通过金属棒截面的电量

1,BLar

q=-li=-----------

22(/?+r)

通过金属棒截面的电量与时间平方成正比，选项D错误。

故选BC。

15.2A0.2NIV

【解析】

【详解】

ab棒匀速切割磁感线产生的动生电动势为:

E=^/VO=O.2XO.5X1OV=1V

加棒作为等效电源，不计内阻，则外电路为两电阻R并联，有:

R

%=5=0.50

由闭合电路的欧姆定律可得干路电流：

/=—=2A

底

帅棒因通电而在匀强磁场中受到安培力，其大小为

/=8〃=0.2x2x0.5N=0.2N

棒必两端的电压为路端电压，但内阻不计，则大小等于电动势

U«b=E=lV

16.顺时针向右

【解析】

【详解】

可知导线右边的线框中磁场方向垂直纸面向里，导线左边的线框中磁场方向垂直纸面向

外，由于导线位于线圈的正中间偏右位置，所以左侧穿过线圈的磁通量大于右侧的，穿过

线圈的总磁通量方向为垂直纸面向外，故当电流增大时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞

次定律可知感应电流为顺时针方向；

答案第6页，共12页

线圈上下两个边框受力平衡，左侧边框处所受安培力向右，右侧边框所受安培力方向向

右，故线框所受到的安培力方向向右。

17.B逆时针丫=皿

见解析

2m

【详解】

AD

(1)①因磁感应强度满足B=kt,则空恒定不变，则感应电动势恒定不变，磁场在管道

内产生涡旋电场的强弱不变，故选B。

②根据楞次定律可知，感生电场的方向沿逆时针方向，则微粒被涡旋电场加速后在磁场中

的旋转方向为逆时针方向；

(2)①由法拉第电磁感应定律可得环内感应电动势

s=n^-=7rr2k

环内电场强度

E」上

Ircr2

粒子加速度

a=Eq=kri

m2m

碰前粒子速度

v=at

可得

V=^L

2m

②碰撞过程动量守恒

=(/w+zn0)v

结合体受洛伦兹力

人/，8=生"

m+

方向指向圆心：假设碰后瞬间管道对结合体的作用力尺方向均沿圆环半径方向向外，结合

体所需向心力

工「冗=(%+〃%)7

将动量守恒方程以及V带入可知

答案第7页，共12页

mvkqt

N2(〃?+叫J

可见无论恤多大，结合体所受作用力FN一定大于0,说明假设正确，所以碰后瞬间管道

对结合体的作用力方向均沿圆环半径向外，结合体才能做圆周运动。

18.(1)0.35W；(2)3.0W,20Hz；(3)4.8m/s2

【分析】

本题通过含灯泡非线性电路与电磁感应的综合问题，考查考生的物理建模能力和科学思维

核心素养。

【详解】

(1)由法拉第电磁感应定律得

E=—S=4.0V

t1\t

设此时灯泡的实际电压为q实际电流为乙，根据闭合电路的欧姆定律得

E,=[/,+/,/?

即

=4-10/,

作图如图3所示，根据图像交点(L3V,0.27A),所以灯泡的功率为

片=(7/=1.3x0.27W=0.35W

图3

(2)导体棒AB最终匀速运动时，灯泡的亮度不变，设通过导体棒的电流为/。，根据平衡

条件可得

mg=BL。

解得

答案第8页，共12页

4啮“。A

根据并联电路的特点可知通过每只灯泡的电流强度为

Z2=0.50A

从小灯泡的伏安特性曲线上可得灯泡两端的电压

U2=6.0V

两个灯泡最终发光的功率为

P2=I2U2=3.0W

根据闭合电路的欧姆定律可得

£2=[7,+/(,/?=16.0V

根据法拉第电磁感应定律得

E2=BLv

解得

v=—=8.0m/s

BL

交流电的周期为

r=&%s=0.05s

V8.0

频率为

(3)撤去圆形区域里的磁场同时解除锁定，在MN两点间只接入一只这样的灯泡，经过足

够长时间后，通过导体棒的最大电流为

Im=0.52A

所以导体棒所受安培力不变，做匀加速运动。根据牛顿第二定律可得

mg-BLIm=ma

解得

a=g_=4.8m/s2

m

19.(1)逆时针方向，A；(2)40V

【详解】

答案第9页，共12页

(1)由楞次定律判定知感应电流方向为逆时针方向，线圈等效于电源，而电源中电流由低

电势流向高电势，故4端的电势高于B端电势；

(2)由图得到，磁通量的变化率为

根据法拉第电磁感应定律得

E=n