2024年高中物理选修3第四章电磁感应+高考模拟+答案

第四章•电磁感应

物理•选修3-2•人教

1」2018山西高平一中模拟考试］如图所示的电路中,D］和D2是两个相同的小灯泡［是一个自感系数相当大的线圈，其

阻值与夫相同。在开关S接通和断开时，小灯泡Di和D2亮暗的顺序是（）

A.接通时D1先达最亮,断开时Di后灭

B.接通时D2先达最亮,断开时D2后灭

C.接通时D1先达最亮,断开时Di先灭

D.接通时D?先达最亮,断开时D2先灭

1.A【解题思路】开关S接通时，由于自感作用,电感线圈会产生一反向感应电动势，所以D1先达最亮，开关S断开

时,D2立即熄灭,D1由于电感线圈产生的自感电动势的作用而不会立即熄灭，选项A正确。

2.[2019上海市静安区二模]如图，通电直导线q与圆形金属环b位于同一竖直平面内，相互绝缘。若6中产生顺时针方向

的感应电流，且6受到的安培力合力竖直向下，则可推知直导线冲电流的方向和大小的变化情况分别为（）

A.向右减小B.向右，增大

C.向左，减小D.向左，增大

2.A【解题思路】由安培定则可知,感应电流的磁场在金属环内垂直于纸面向里切受到的合力向下，由楞次定律

可知，穿过b的原磁通量减小，所以原磁场方向垂直于纸面向里，由安培定则可知以中电流方向向右,原磁通量变小，则原

磁场减小,。中电流减小，故A正确,BCD错误。

3.[2019安徽蚌埠市二模]同一平面内固定有一长直导线尸。和一带缺口的刚性金属圆环,在圆环的缺口两端弓|出两根

导线,分别与两块固定放置的平行金属板又、N连接,如图甲所示。导线中通有正弦交变电流裁的变化如图乙所示,

规定从。到尸为电流的正方向，则在1-2s内（忽略电容器充、放电时间X）

A.M板带正电,且电荷量增加

B板带正电,且电荷量减少

CJW板带负电,且电荷量增加

D.M板带负电,且电荷量减少

3.A【解题思路】在1〜2s内，穿过金属圆环的磁场垂直于纸面向里，磁感应强度变小，穿过金属圆环的磁通量变小,

磁通量的变化率变大，假设环闭合，由楞次定律可知感应电流磁场与原磁场方向相同，即感应电流磁场方向垂直于纸

面向里，然后由安培定则可知感应电流沿顺时针方向，可知M板电势高,带正电，由法拉第电磁感应定律可知感应电动

势增大，则肠板所带电荷量增加，故A正确,BCD错误。

4.[2019重庆市调研]半径为上的圆形区域内分布有垂直圆所在平面的磁场，垂直纸面向里的磁感应强度大小为25,垂直

纸面向外的磁感应强度大小为民如图所示。为八分之一圆导线框，其总电阻为民以角速度①绕。点逆时针匀速转

动，从图中所示位置开始计时，用，•表示导线框中的感应电流（顺时针方向为正），线框中感应电流，.随时间/变化图象可能

ABCD

4.B【解题思路】从题图位置开始，当线框转过0〜45田寸，产生的感应电流为顺时针方向,电动势

£=；以必2+:25/£2=|以必2,感应电流人畔；当线框转过45290田寸，产生的感应电动势为零，感应电流为零;当线框转

ZZZZA

过90%135时产生的感应电流为逆时针方向,电动势£=；及必2+打=|痴£2,感应电流/=吟;当线框转过

1351180时，产生的感应电动势为零，感应电流为零;当线框转过180%225时，产生的感应电流为顺时针方向,电动势

£=£"必2=加以,感应电流4半；当线框转过225*270田寸，产生的感应电动势为零，感应电流为零;当线框转过

LK

2701315时，产生的感应电流为逆时针方向,电动势£=，"以2=5①感应电流人噂；当线框转过3151360时产生

ZK

的感应电动势为零,感应电流为零，故选B。

5.[2019河南省质检]如图所示，在矩形区域MAP。内存在垂直纸面向里的匀强磁场,MQ边长为边长为2£。等腰梯

形线框仍cd位于纸面内,循长为£,加长为3£,秘边和cd边之间的距离为，现让线框以恒定的速度v沿垂直勺方向

向右穿过磁场区域，并在砧边与边重合时开始计时，取沿abcda方向为感应电流的正方向，则在线框穿越磁场区域

的过程中，感应电流z.随时间变化的图线可能是（

ABCD

答案

5.C【解题思路】在时间内，由楞次定律判断得感应电流沿“的方向为负线框有效的切割长度均匀增大，

LV

根据£=引丫可知感应电动势均匀增大，所以感应电流均匀增大;在言，时间内，穿过线框的磁通量不断增大，由楞次定律

LVV

判断得知感应电流沿病儿方向为负线框有效的切割长度不变,可知感应电动势不变，所以感应电流不变;在二,时间

VLV

内,穿过线框的磁通量不断减小，由楞次定律判断得知感应电流沿Me而方向，为正，线框有效的切割长度均匀增大，可

知感应电动势均匀增大，所以感应电流均匀增大;在II〜?时间内，穿过线框的磁通量不断减小，由楞次定律判断得知感

应电流沿Me西方向，为正，线框有效的切割长度不变，可知感应电动势不变，所以感应电流不变，故选项C正确,ABD错

误。

6.[2019宁夏银川市质检]如图所示，水平放置的U形导轨足够长，置于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为

B=5T,导轨宽度£=0.4m,左侧接有尺=0.5Q的定值电阻。右侧有导体棒必跨放在导轨上，长度为上的导体棒的电阻

厂=0.5Q,导体棒M的质量加=2.0kg,与导轨的动摩擦因期=0.2,其余电阻可忽略不计。导体棒仍在大小为10N的水平

外力F作用下，由静止开始运动了%=40cm后,速度达到最大，取g=10m/S20

⑴导体棒仍运动的最大速度是多少？

(2)当导体棒品的速度t1m/s时，导体棒仍的加速度是多少？

⑶导体棒仍由静止达到最大速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？

答案

6.答案：(1)1.5m/s(2)1m/s2(3)0.075J

解：(1)导体棒仍垂直切割磁感线,在回路中产生的电动势大小

由闭合电路欧姆定律得/

R+r

导体棒受到的安培力尸A=3〃

当导体棒做匀速直线运动时速度最大，由平衡条件得注产+〃加g=F

K-TV

解得最大速度％ax=1.5m/s

⑵当速度为尸1rn/s时,由牛顿第二定律得尸-要二〃黑=根'

K-rT

解得优=1m/s2

⑶在整个过程中，由能量守恒定律可得尸%=。+〃加g%+/*ax

解得。=0.15J

所以2=0.075J

7.[2019江苏省七市联考]如图所示，竖直平面内一质量为口、边长为最电阻为R的正方形金属线框仍cd从某一身度由

静止下落,穿过具有水平边界、宽度也为£的水平匀强磁场区,加边进入磁场前，线框已经做匀速运动，已知加边穿过磁

场区的时间为。上述运动过程中，仍、cd边始终保持水平,重力加速度为g,不计空气阻力，求：

⑴线框匀速运动的速度v和匀强磁场磁感应强度优

⑵cd边穿过磁场过程中线框中产生的焦耳热Q;

⑶那边穿过磁场过程中线框中电流强度大小/及通过导线截面的电荷量随

XXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXX

答案

7.答案:(畤|等Q)mgL(3)mgLmgLt

~Rt~

解：(1)线框匀速运动的速度V=:

线框匀速运动时产生的感应电动势为

由平衡条件有mg-JLB=G

K

解得丐J等

L

(2)cd边穿过磁场过程做匀速运动，由能量守恒定律有。=加"

(3)根据加得/=誓=mgL

DLRt

通过的电荷量q=〃

mgLt

解得9=

R

1.［2017北用理综T9,6分］图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，〃和％为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间,

灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮，而另;相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下

列说法正确的是（）

A.图1中,A1与〃的电阻值相同

B.图1中，闭合S1,电路稳定后,A］中电流大于L1中电流

C.图2中，变阻器及与心的电阻值相同

D.图2中闭合S2瞬间,上2中电流与变阻器A中电流相等

图1图2

1.C【解题思路】题图1中稳定时通过A1的电流记为人通过〃的电流记为（。S］断开瞬间,A1突然变亮，可知人叫,

因此A1和〃电阻不相等，所以A、B错误;题图2中，闭合S2时,由于自感作用，通过上与A2的电流4会逐渐增大，而通过及与

A3的电流心立即变大，因此电流不相等，所以D错误;由于最终A?与A3亮度相同，所以两支路电流7相同根据部分电路欧

姆定律，两支路电压。与电流/均相同，所以两支路电阻相同。由于A2、A浣全相同,故变阻器尺与心的电阻值相同，所以

C正确。

2.（多选）［2018全国/卷理综49,6分］如图,两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接另一线圈与远

处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于

静止状态。下列说法正确的是（）

A开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

2.AD【解题思路】由电路可知,开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，直导线在铁芯中

产生向右的磁场，由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则

可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;开关闭

合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止

不动,BC错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线

圈环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁

场，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确。

3.(多选)[2019全国/卷理综・20,6分]空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线

初V所示。一硬质细导线的电阻率为"、横截面积为S,将该导线做成半径为尸的圆环固定在纸面内，圆心。在AW上。

片0时磁感应强度的方向如图(a)所示磁感应强度5随时间/的变化关系如图(b)所示。则在%=0到片乙的时间间隔内(

A.圆环所受安培力的方向始终不变

B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向

C.圆环中的感应电流大小为警

4top

D.圆环中的感应电动势大小为呼图(a)图(b)

3.BC【解题思路】根据楞次定律可知在07。时间内，磁感应强度减小，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力

水平向左，在时间内，磁感应强度反向增大，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向右，所以选项A错误,B

正确;根据法拉第电磁感应定律得£=苦=)"詈=驾；根据电阻定律可得及根据欧姆定律可得/]=警，所以选

△t2t02toSR4top

项C正确,D错误。

4.[2018全国〃卷理综」8,6分]如图，在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区

域宽度均为/，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为|/的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线

4.D【解题思路】设线框运动的速度为v,则线框向左匀速运动第一个;的时间内，线框切割磁感线运动产生的电

LV

动势为为导轨间距）甩流Y，回路中电流方向为顺时针;第二个;的时间内线框切割磁感线运动产生的电

KZV

动势为零甩流为零第三个;的时间内，线框切割磁感线运动产生的电动势为£=25血电流回路中电流方向为逆

LVK

时针，所以D正确。

5.（多选）［2019全国〃卷理综21,6分］如图,两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为。，导轨电阻忽略不计。

虚线仍、cd均与导轨垂直，在秘与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒尸。、

先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知夕。进入磁场时加速度恰好为零。从

尸。进入磁场开始计时，到凹璃开磁场区域为止，流过尸。的电流随时间变化的图象可能正确的是（）

ABCD

答案

5.AD【解题思路】根据题述/。进入磁场时加速度恰好为零，两导体棒从同一位置释放，则两导体棒进入磁场时

的速度相同，产生的感应电动势大小相等,若释放两导体棒的时间间隔足够长，在PQ通过磁场区域一段时间后"N进入

磁场区域，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过尸。的电流随时间变化的图象可能是A;由于两导体

棒从同一位置释放，两导体棒进入磁场时产生的感应电动势大小相等儿W进入磁场区域切割磁感线产生感应电动势,

回路中产生的感应电流不可能小于/i,B错误;若释放两导体棒的时间间隔较短，在PQ没有出磁场区域时就进入磁

场区域，则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动/。出磁场

后,"N切割磁感线产生感应电动势和感应电流,且感应电流一定大于人受到安培力作用，由于安培力与速度成正比，则

•V所受的安培力一定大于勺重力沿斜面方向的分力，所以MN一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过尸。的电

流随时间变化的图象可能是D,C错误。

6.[2018全国倦理综-17,6分]如图，导体轨道OPQS固定,其中尸QS是半圆弧©为半圆弧的中点。为圆心。轨道的电阻忽

略不计。。河是有一定电阻、可绕。转动的金属杆，〃端位于尸QS上与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面

垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为瓦现使0MAOQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程7）;再使

磁感应强度的大小以一定的变化率从5增加到5（过程7八书程7〃中，流过勺电荷量相等，则9等于（

B

MQ

A7

-iB.|“D.2

S

答案0

6.B【解题思路】设。〃的电阻为民过程〃转动的过程中产生的平均感应电动势大小为

1j2222

&=要=等=寿-黑，流过的电流为44=盛，则流过°”的电荷量为「人.△「吟;过程〃，磁场的磁感应强度

ZAC-£AC]ZAL-£K

大小均匀增加，则该过程中产生的平均感应电动势大小为々=M=空警="誓用路中的电流为，2考=吗普

△匚2ZAL2ZAt2KZ£IZAL2

则流过0〃的电荷量为0=/2・加2=吗普;由题意知S=0厕解得正确,ACD错误。

NKDZ

7.（多选）［2018江苏物理9,4分］如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为以矩形匀强磁场/、屈勺高和间距均为%磁感应

强度为瓦质量为加的水平金属杆由静止释放，进入磁场麻口加寸的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为凡与导轨接触

良好，其余电阻不计,重力加速度为加金属杆（）

A.刚进入磁场无寸加速度方向竖直向下

B.穿过磁场正勺时间大于在两磁场之间的运动时间

C.穿过两磁场产生的总热量为4加gd

D.释放时距磁场/上边界的高度力可能小于需

LDL

答案

7.BC【解题思路】根据题述，由金属杆进入磁场/和进入磁场四寸速度相等可知，金属杆在磁场/中做减速运动，所

以金属杆刚进入磁场无寸加速度方向竖直向上，选项A错误;由于金属杆进入磁场/后做加速度逐渐减小的减速运动，而

在两磁场之间做匀加速运动，所以穿过磁场用勺时间大于在两磁场之间的运动时间，选项B正确;根据能量守恒定律，金

属杆从刚进入磁场/到刚进入磁场〃过程动能变化量为0,重力做功为2加加,则金属杆穿过磁场产生的热量①=2刃gd,

而金属杆在两磁场区域的运动情况相同，产生的热量相等，所以金属杆穿过两磁场产生的总热量为2x2以gd=4冽gd,选

项C正确;金属杆刚进入磁场无寸的速度进入磁场无寸产生的感应电动势£=3£v，感应电流人/所受安培力

尸由于金属杆刚进入磁场无寸加速度方向竖直向上，所以安培力大于重力，即厂＞加乡联立解得心襦，选项D错误。

ZoL

8.[2017江苏物理13,15分]如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为火的电阻。质量

为功的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域祢叱。的磁感应强度大小为反方向竖直向下。当该磁场区

域以速度内匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为k导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动

过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求：

⑴〃7v刚扫过金属杆时杆中感应电流的大小/;

⑵717N刚扫过金属杆时，杆的加速度大小名

⑶尸。刚要离开金属杆时，感应电流的功率凡

PN

答案

8.答案:⑴幽⑵型/⑶$0

RTTIRR

解：（1）感应电动势£=5dvo（2分）

感应电流7=5（1分）

K

解得/=噜（2分）

（2）安培力尸=族/（1分）

由牛顿第二定律得下=加矶1分）

解得尸匕计2分）

mR

⑶金属杆切割磁感线的速度"=vo-v,则感应电动势£，=5d（vo-v）（2分）

电功率尸=9（1分）

K

解得P=B2d2（；。一）2（3分）

9.[2019天津理综•n,18分]如图所示，固定在水平面上间距为/的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒

祢喋口尸。长度也为/、电阻均为民两棒与导轨始终接触良好。"N两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线

圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量底图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感

应强度大小为瓦尸。的质量为加，金属导轨足够长、电阻忽略不计。

⑴闭合S,若使尸Q保持静止，需在其上加多大的水平恒力凡并指出其方向；

⑵断开在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为y的加速过程中流过尸°的电荷量为见求该过程安培力做的

功队

9.答案:⑴翳方向水平向右⑵如2_|初

解：（1）设线圈中的感应电动势为£,由法拉第电磁感应定律石=詈

则£=左31分）

设PQ与跖V并联的电阻为H并有

R并书以1分）

闭合S时，设线圈中的电流为/,根据闭合电路欧姆定律得/=/③（1分）

R并

设P。中的电流为有

/尸0=夕数1分）

设PQ受到的安培力为己安有

F^BIPQl@2分）

保持尸。静止，由受力平衡，有

答案

F=F安@1分）

联立②②③④⑤■得

F堞旗2分）

方向水平向右。（1分）

⑵设尸。由静止开始到速度大小为v的加速过程中产。运动的位移为工,所用时间为加，回路中的磁通量变化量为△©平

均感应电动势为反有

后詈和分）

其中△⑦=引％分）

设尸。中的平均电流为7,有

7=（®（1分）

答案

根据电流的定义得

7或⑪、1分）

由动能定理，有

Fx+W