2024-2025学年高二物理专项复习：电磁感应

2024-2025学年高二物理举一反三系列2.52电磁感应本章测试B（含答案）2.52电磁感应本章测试B

原卷版

一、单选题

1.图为士兵用探雷器进行扫雷，该探雷器利用涡流工作。下列说法正确的是（）

A.探雷器使用直流电工作

B.涡流是在探雷器的线圈中产生的

C.探雷器静止在地雷上方时，将无法报警

D.该探雷器探测网状金属物品时，灵敏度会降低

2.无线充电技术已经广泛应用于日常生活中，如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。

图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为小横截面积为S,a、6两端连接车载变流装置，某段加时间内线圈N

产生的磁场平行于圆轴线向上穿过线圈M。下列说法正确的是（）

A.当线圈M中磁感应强度B不变时，能为电动汽车充电

B.当线圈N接入恒定电流时，线圈M两端产生恒定电压

C.当线圈M中的磁感应强度8增加时，线圈M两端产生电压可能变大

D.若这段加时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加AB,则M中产生的电动势为双

Ar

3.如图所示，水平的平行虚线间距为d,中间有沿水平方向的匀强磁场，一个阻值为R的正方形金属线圈边长,

线圈质量为加，线圈在磁场上方某一高度处由静止释放，保持线圈平面与磁场方向垂直，其下边缘刚进入磁场和刚

穿出磁场时的速度相等，不计空气阻力，重力加速度为g,则（）

XXXX

XXXXd

XXXX,,

A.线圈进，出磁场过程中感应电流均沿逆时针方向

B.线圈下边缘刚进入磁场时的加速度最小

C.线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热之和为机g（d+D

D.线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热之和为2mgd

4.如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环

运动到图示位置（406=90。）时，a、b两点的电势差Uab为（）

—xxxx

/------tiD

xx

/Ryx\xxx

xxx

xxX

X

X

A.y/2BRvV2

2

C.--BRv

5.一外皮绝缘的导线扭成如图所示的三个圆形平面闭合回路，回路半径分别为K、2R、3R。回路中都有匀强磁场8,

且8与回路平面垂直并指向内，回路外无磁场。当B的大小以速率上增大时，则（）

A.回路中感应电动势大小为14mtR2,中间圆环中感应电流方向为顺时针

B.回路中感应电动势大小为14苏京，中间圆环中感应电流方向为逆时针

C.回路中感应电动势大小为6万去2,中间圆环中感应电流方向为顺时针

D.回路中感应电动势大小为6万欣2,中间圆环中感应电流方向为逆时针

6.如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成。角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，

磁场方向垂直轨道平面向上。质量为机的金属杆成以初速度W从轨道底端向上滑行，滑行到某高度场后又返回到

底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法不正确

A.金属杆油上滑过程中与下滑过程通过电阻R的电荷量大小一样多

B.金属杆上滑过程中重力、安培力与摩擦力所做总功等于-:机喏

C.金属杆油上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等

D.金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热

7.如图所示，竖直放置的两根足够长的平行金属导轨相距L导轨电阻不计，导轨间接有一定值电阻R,质量为优、

电阻为r的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，且无摩擦，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面

垂直，重力加速度为g,现将金属棒由静止释放，金属棒下落高度为时开始做匀速运动，在此过程中（）

A.金属棒的最大速度为师

B.通过电阻R的电荷量为岂丝

R+r

C.金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量

D.安培力对金属棒做的功等于金属棒动能的增加量

二、多选题

8.如图所示，半径为r的粗糙四分之一圆弧导轨与光滑水平导轨平滑相连，四分之一圆弧导轨区域没有磁场，水平

导轨区域存在磁感应强度大小为3、方向竖直向上的匀强磁场，导轨间距为/,ab、cd是质量为机、接入电路中电

阻为R的金属棒，导轨电阻忽略不计。cd静止在平滑轨道上，仍从四分之一圆弧轨道顶端由静止释放，在圆弧轨

道上克服阻力做功，咫乙水平导轨足够长，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，且不会相撞，重力加速度为g。

从湖棒进入水平轨道开始，下列说法正确的是（）

A.油棒先做匀减速运动，最后做匀速运动

B.cd棒先做匀加速直线运动，最后和仍以相同的速度做匀速运动

C.M棒刚进入磁场时，打棒电流为必应

2R

D.漏棒的最终速度大小为应

2

9.如图所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，工是电阻不计的电感线圈，如果断开开关Si,接通S2,A、B两灯

都能同样发光。若最初S1是接通的，S2是断开的，那么下列描述中正确的是（）

A.刚接通S2,A灯就立即亮，B灯延迟一段时间才亮

B.刚接通S2时，线圈L中的电流为零

C.接通S2以后，A灯变亮，B灯由亮变暗

D.接通S2,电路稳定后再断开S2时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下，然后熄灭

10.如图所示，矩形线框浦/通过与之相连的硬导线搭接在金属导轨MEFN上，整个装置放在与之垂直的匀强磁

B.R中有电流通过，方向为E—F

C.R中有电流通过，方向为尸―ED.线框边仍与cd中的电流方向相同

三、实验题

11.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。则开关闭合后

的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向的方向转动；开关闭合并保持一段时间后再断开的瞬间，小磁针的N极

朝垂直纸面向的方向转动。（均选填“外”或“里”）

12.小华同学正在进行“探究法拉第电磁感应现象”的实验。

（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整

且正确，则N连接到接线柱(选填"a"、"b”或"c”)，M连接到接线柱(选填2”、“b”或％”)。

(2)正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片尸向右匀速滑动时，灵敏电流计的指

针向右偏转，由此可以判断o

A.滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，灵敏电流计的指针向左偏转

B.线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计的指针向右偏转

C.滑动变阻器的滑片尸匀速向左滑动，灵敏电流计的指针静止在中央

(3)实验中小华同学发现在两次电磁感应现象中，第一次电流计的指针摆动的幅度比第二次指针摆动的幅度大，

原因是线圈中第一次的(选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”)比第二次的大。

四、解答题

13.如图所示，水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，导轨间距离为L=0.5m,一端通过导线与阻值

为R=0.4Q的电阻连接；质量"7=O.5kg、长也为L=0.5m、电阻r=0.1。的金属杆静止放置在导轨上，导轨的电阻

忽略不计；导轨所在位置有磁感应强度为3=1T的匀强磁场，磁场的方向垂直导轨平面向上，现在给金属杆施加一

水平向右的拉力歹，使金属杆从静止开始做加速度为a=lm/s2的匀加速直线运动。求：

(1)从静止开始运动，经时间，=4s时拉力歹的大小；

(2)上述尸4s内拉力F的冲量4o

14.如图所示，在空间中有一垂直纸面方向的匀强磁场区域，磁场上下边缘间距为/z=5.2m,磁感应强度为B=1T,

边长为L=lm、电阻为R=l。、质量为机=lkg的正方形导线框紧贴磁场区域的上边从静止下落，当线圈边到达

磁场的下边缘时，恰好开始做匀速运动，重力加速度为g=10m/s2,求：

(1)尸。边运动到磁场下边缘时的速度V；

(2)导线框穿过磁场所产生的焦耳热；

(3)导线框从开始下落到PQ边到达磁场下边缘所经历的时间。

15.如图，两根固定的光滑平行导轨MN、MM的倾角为。，导轨间距为LM、两端接有阻值为R的电阻.在

导轨间长度为乙、宽度为1的长方形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为8,方向垂直于导轨平面向上。一质量

为根的金属杆必从导轨上的位置1由静止释放，恰好能匀速穿过整个磁场区域。已知重力加速度大小为g,仍杆

和导轨的电阻均不计，两者始终垂直且接触良好。

(1)求位置1与磁场上边界间的距离习；

(2)若湖杆从磁场外导轨上某位置2由静止释放，到达磁场下边界时加速度恰好为零，穿过磁场区域过程中电阻

R产生的焦耳热为Q,求位置2与位置1间的距离加。

16.如图所示，固定的光滑绝缘斜面与水平面夹角为1=30。，斜面上相距d的水平虚线MN和PQ间有垂直斜面向

下的匀强磁场。质量为机、边长为〃">£)、电阻为R的正方形金属线框仍cd放在斜面上，线框由粗细均匀的相同

材料制成。将其从上方某处由静止释放。当〃边刚进入磁场时，线框即以速度%做匀速运动，当油边刚到磁

场边界PQ时，线框的加速度大小为ggo斜面足够长，线框运动过程中〃边始终与MN平行，重力加速度为g,求：

(1)匀强磁场的磁感应强度&

(2)cd边刚进入磁场时，c、d两点间的电势差U；

(3)线框从cd边刚进入磁场到湖边刚到磁场边界PQ的过程产生的焦耳热Q。

2.52电磁感应本章测试B解析版

一、单选题

1.图为士兵用探雷器进行扫雷，该探雷器利用涡流工作。下列说法正确的是（）

A.探雷器使用直流电工作

B.涡流是在探雷器的线圈中产生的

C.探雷器静止在地雷上方时，将无法报警

D.该探雷器探测网状金属物品时，灵敏度会降低

【答案】D【详解】AB.探雷器利用了电磁感应原理，即必须使用交流电工作。探雷器产生的变化的磁场在金属物

品内部产生涡流，涡流又会产生磁场，反过来影响原来的磁场，引发探雷器发出信号。故AB错误；C.探雷器静

止在地雷上方时，因为探雷器产生变化的磁场，所以地雷中也能产生泯流，从而引发探雷器报警，故C错误；D.如

果该探雷器探测网状金属物品时，涡流现象会减弱，则灵敏度会降低，故D正确。故选D。

2.无线充电技术已经广泛应用于日常生活中，如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。

图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为“、横截面积为S,a、。两端连接车载变流装置，某段Af时间内线圈N

产生的磁场平行于圆轴线向上穿过线圈M。下列说法正确的是（）

A.当线圈M中磁感应强度B不变时，能为电动汽车充电

B.当线圈N接入恒定电流时，线圈M两端产生恒定电压

C.当线圈M中的磁感应强度8增加时，线圈M两端产生电压可能变大

D.若这段加时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加AB,则M中产生的电动势为学

【答案】C【详解】A.当送电线圈N接入恒定电流，则产生的磁场不变化，受电线圈M中的磁通量没有发生变化，

故无法产生感应电流，不能为电动汽车充电，故A错误；B.当线圈N接入恒定电流时，受电线圈M中的磁通量

不变，故M两端不能产生感应电动势，线圈M两端无电压，故B错误；C.穿过线圈M的磁感应强度增加，根据

法拉第电磁感应定律，如果磁感应强度增加的越来越快，则产生增大的感应电动势，线圈M两端产生的电压就可

能变大，故c正确；D.根据法拉第电磁感应定律，有E==故D错误；故选C。

3.如图所示，水平的平行虚线间距为d,中间有沿水平方向的匀强磁场，一个阻值为R的正方形金属线圈边长,

线圈质量为加，线圈在磁场上方某一高度处由静止释放，保持线圈平面与磁场方向垂直，其下边缘刚进入磁场和刚

穿出磁场时的速度相等，不计空气阻力，重力加速度为g,则（）

XXXX

XXXXd

XXXX,,

A.线圈进，出磁场过程中感应电流均沿逆时针方向

B.线圈下边缘刚进入磁场时的加速度最小

C.线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热之和为机g（d+l）

D.线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热之和为2mgd

【答案】D【详解】A.根据楞次定律可知，线圈进磁场过程中感应电流沿逆时针方向，线圈出磁场过程中感应电

流沿顺时针方向，故A错误；B.正方形金属线圈边长/<d,正方形完全进入磁场中后，只受重力作用加速，且下

边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，可知金属线圈进入磁场过程中做减速运动，设加速度为。，则有

&=2?/=绐七一何即。=生包一g可知，金属框在进入磁场过程中作加速度减小的减速运动，线圈下边

缘刚进入磁场时的加速度并非最小，故B错误；CD.根据能量转化与守恒定律可知，线圈从下边缘刚进入磁场到

刚穿出磁场过程中线圈减少的机械能转化为焦耳热Q=-AE=相初又因为其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速

度相等，线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热相同，产生的焦耳热之和为。=22=2W初故C错误，D正

确。故选D。

4.如图所示，由均匀导线制成的半径为H的圆环，以速度u匀速进入一磁感应强度大小为3的匀强磁场。当圆环

运动到图示位置（406=90。）时，〃、Z?两点的电势差Uab为（）

VAXXX5X

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XXXX

A.&,BRvB.—BRv

2

C.一旦BRvD.一述BRy

44

Bx

X

X

X

【答案】D【详解】有效切割长度即〃、。连线的长度，如图所示由几何关系知有效切

X

X

X

X

割长度为"二病二产=0尺所以产生的电动势为E=电流的方向为。一4所以。"＜。，由于在磁

场部分的阻值为整个圆的:，所以=-；B・^2Rv=-乎BRv故选D。

5.一外皮绝缘的导线扭成如图所示的三个圆形平面闭合回路，回路半径分别为R、2R、3R。回路中都有匀强磁场8,

且8与回路平面垂直并指向内，回路外无磁场。当B的大小以速率上增大时，则（）

A.回路中感应电动势大小为14万依?2,中间圆环中感应电流方向为顺时针

B.回路中感应电动势大小为中间圆环中感应电流方向为逆时针

C.回路中感应电动势大小为6林出，中间圆环中感应电流方向为顺时针

D.回路中感应电动势大小为中间圆环中感应电流方向为逆时针

【答案】C【详解】根据楞次定律，半径为3R和R的回路产生的感应电动势与半径为2R的回路的感应电动势方向

相反，整个回路的感应电动势为E=觊（3Ry+•a一碗（2R）2=6QrR2中间感应电流的方向为顺时针。故选C。

6.如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成。角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，

磁场方向垂直轨道平面向上。质量为机的金属杆油以初速度丫。从轨道底端向上滑行，滑行到某高度场后又返回到

底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法不正确

的是（）

A.金属杆ab上滑过程中与下滑过程通过电阻R的电荷量大小一样多

B.金属杆油上滑过程中重力、安培力与摩擦力所做总功等于-;加说

C.金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等

D.金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热

【答案】D【详解】A.根据公式4=呼可知，上滑过程与下滑过程磁通量的变化量相等，则通过电阻R的电荷量

一样多，故A正确；B.金属杆仍上滑过程中，由动能定理有%+叫培力+叱可知，重力和安培力与摩

擦力所做功之和等于--根式，故B正确；C.根据摩擦生热的公式。=力依题意，上滑和下滑过程中，位移大小相

等，摩擦力大小相等均为/=cos6联立可得，上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等，故C正确;

D.金属杆油在整个过程中损失的机械能等于整个装置产生的焦耳热和摩擦产生的热量之和。故D错误。本题选

错误的，故选D。

7.如图所示，竖直放置的两根足够长的平行金属导轨相距乙导轨电阻不计，导轨间接有一定值电阻R,质量为加、

电阻为r的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，且无摩擦，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面

垂直，重力加速度为g,现将金属棒由静止释放，金属棒下落高度为时开始做匀速运动，在此过程中（）

A.金属棒的最大速度为"了

B.通过电阻R的电荷量为詈

C.金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量

D.安培力对金属棒做的功等于金属棒动能的增加量

【答案】B【详解】A.金属棒匀速运动时速度最大，根据功能关系机g/z=；?+Q可知最大速度嗫＜7^^故A

AOBLh

错误；B.通过电阻R的电荷量为4=村==故B正确；C.由功能关系可知，金属棒克服安培力做的功等于电

阻R与r上产生的热量之和，故C错误；D.根据动能定理可知，重力和安培力对金属棒做功之和等于金属棒动能

的增加量，故D错误。故选B。

二、多选题

8.如图所示，半径为r的粗糙四分之一圆弧导轨与光滑水平导轨平滑相连，四分之一圆弧导轨区域没有磁场，水平

导轨区域存在磁感应强度大小为8、方向竖直向上的匀强磁场，导轨间距为/,ab、cd是质量为机、接入电路中电

阻为R的金属棒，导轨电阻忽略不计。cd静止在平滑轨道上，仍从四分之一圆弧轨道顶端由静止释放，在圆弧轨

道上克服阻力做功gmgr,水平导轨足够长，ab、〃始终与导轨垂直并接触良好，且不会相撞，重力加速度为g。

从湖棒进入水平轨道开始，下列说法正确的是（)

A.油棒先做匀减速运动，最后做匀速运动

B.cd棒先做匀加速直线运动，最后和仍以相同的速度做匀速运动

C.油棒刚进入磁场时，必棒电流为空应

2R

D.漏棒的最终速度大小为应

2

【答案】CD【详解】AB.成棒进入磁场受向左的安培力，做减速运动，所以安培力减小，则成棒先做加速度减

小的减速运动，cd棒与成棒串联，所以先做加速度减小的加速运动，最后它们共速，做匀速运动，故A、B错误；

CD."棒刚进入磁场的速度就是它下滑到底端的速度，根据动能定理mgr-:相=可得速度为v=病感应

电动势为E=Blv两金属棒串联，故两棒瞬时电流为/="应两棒共速时由动量守恒定律有mv=2相/得速度大小

2R

为丫，=应故C、D正确。故选CD。

2

9.如图所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈，如果断开开关Si,接通S2,A、B两灯

都能同样发光。若最初Si是接通的，S2是断开的，那么下列描述中正确的是（）

A.刚接通S2,A灯就立即亮，B灯延迟一段时间才亮

B.刚接通S2时，线圈L中的电流为零

C.接通S2以后，A灯变亮，B灯由亮变暗

D.接通S2,电路稳定后再断开S2时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下，然后熄灭

【答案】BCD【详解】AB.接通S2电源就开始给电路供电电感线圈L会发生通电自感现象，使通过线圈的电流由

零逐渐增大，但自感现象不会影响到两灯泡的发亮，所以灯泡A、B会同时变亮，A错误，B正确；C.待电路稳

定后，由于线圈的电阻不计，B灯相当于与一段导线并联，被短路所以B灯将会熄灭，电源只给A灯供电，A灯将

变得更亮，C正确；D.在断开S2时，A灯与电路断开将立即熄灭，而B灯与电感线圈构成闭合电路，由于线圈的

自感现象，B灯会先亮一下后再熄灭，D正确。故选BCD。

10.如图所示，矩形线框必必通过与之相连的硬导线搭接在金属导轨上，整个装置放在与之垂直的匀强磁

场中，当线框向右运动时（）

A.R中无电流通过B.R中有电流通过，方向为E—F

C.R中有电流通过，方向为F—ED.线框边出?与cd中的电流方向相同

【答案】BD

【详解】当线框向右运动时，线框及硬导线切割磁感线产生感应电流，由右手定则可判定感应电流的方向向上，即

线框边仍与中的电流均是向上的，通过R的电流为从E到尸，故BD正确，AC错误。

故选BD。

三、实验题

11.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。则开关闭合后

的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向的方向转动；开关闭合并保持一段时间后再断开的瞬间，小磁针的N极

朝垂直纸面向的方向转动。（均选填“外”或“里”）

【答案】里外

【详解】山⑵根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的

电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动；开关闭合并

保持一段时间后再断开的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面

向外，故小磁针N极朝垂直纸面向外的方向转动。

12.小华同学正在进行“探究法拉第电磁感应现象”的实验。

（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整

且正确，则N连接到接线柱（选填"a"、"b”或"c”），M连接到接线柱（选填%"、%"或％”）。

(2)正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片尸向右匀速滑动时，灵敏电流计的指

针向右偏转，由此可以判断0

A.滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，灵敏电流计的指针向左偏转

B.线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计的指针向右偏转

C.滑动变阻器的滑片尸匀速向左滑动，灵敏电流计的指针静止在中央

(3)实验中小华同学发现在两次电磁感应现象中，第一次电流计的指针摆动的幅度比第二次指针摆动的幅度大，

原因是线圈中第一次的(选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”)比第二次的大。

【答案】acB磁通量的变化率

【详解】(1)口]将电流计与线圈B串联成另一个回路，所以N连接以

⑵将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，所以M连接c。

(2)[3]A.由题意可知，当P向右匀速滑动时，线圈A中的电流应越来越小，则其磁场减小，磁通量减少，此时

线圈B中产生了电流使指针向右偏转，故可知当B中的磁通量减小时，电流表指向右偏。滑动变阻器滑动端P向

右加速滑动时，线圈B中磁通量减小，故指针应向右偏转，故A错误；

B.当铁芯拔出或断开开关时，线圈A中磁场减小，故线圈B中磁通量减小，指针向右偏转，故B正确；

C.滑片匀速向左运动时，线圈A中也会产生变化的磁场，线圈B中产生了感应电流使指针偏转，故C错误。

故选B„

(3)[4]在电磁感应现象中，磁通量的变化率等于电动势。电动势越大，感应电流越大。所以第一次电流计的指针

摆动的幅度比第二次的大。原因是线圈中第一次的磁通量的变化率比第二次的大。

四、解答题

13.如图所示，水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，导轨间距离为L=0.5m,一端通过导线与阻值

为R=0.40的电阻连接；质量〃z=0.5kg、长也为L=0.5m、电阻r=0.1。的金属杆静止放置在导轨上，导轨的电阻

忽略不计；导轨所在位置有磁感应强度为3=1T的匀强磁场，磁场的方向垂直导轨平面向上，现在给金属杆施加一

水平向右的拉力尸，使金属杆从静止开始做加速度为a=lm/s2的匀加速直线运动。求：

(1)从静止开始运动，经时间尸4s时拉力F的大小；

(2)上述尸4s内拉力厂的冲量

【答案】⑴2.5N；(2)6N-S【详解】⑴根据题意可知，尸4s时，导体棒的速度为v=at=4m/s感应电动势为

F

E=&,=2V感应电流为安培力为a=B〃=2N以金属杆为研究对象’由牛顿运动定律得

/-"=侬/解得尸=2.5N(2)根据题意可知，在0~4s内由动量定理得4-乙二加丫由安培力计算式以及冲量计算

式得〃=8以£/加)=3%由电磁感应中通过导体截面电量关系式得4=兽=半土由匀变速直线运动的位移时间

R+rR+r

2

关系公式得x=^at代入数据后联立解得在。〜4s内拉力尸的冲量ZF=6N-s

14.如图所示，在空间中有一垂直纸面方向的匀强磁场区域，磁场上下边缘间距为/z=5.2m,磁感应强度为B=1T,

边长为L=lm、电阻为R=1Q、质量为根=lkg的正方形导线框紧贴磁场区域的上边从静止下落，当线圈尸0边到达

磁场的下边缘时，恰好开始做匀速运动，重力加速度为g=10m/s2,求：

(1)PQ边运动到磁场下边缘时的速度v；

(2)导线框穿过磁场所产生的焦耳热；

(3)导线框从开始下落到PQ边到达磁场下边缘所经历的时间。

【答案】(1)10m/s；(2)12J；(3)1.1s【详解】(1)设导线框边进入磁场的速度为vo,尸。边运动到磁场下边

R2T2

缘时的速度为V,PQ边到达磁场的下边缘时导线框受力平衡，则有机g=2"解得v=10m/s(2)导线框从进入磁

R

场到离开磁场的过程中，根据能量守恒定律，有机g(/z+L)=g机/+。解得。=i2j(3)设导线框从开始下落到

PQ边到达磁场下边缘所经历的时间为t,导线框进入磁场所经历的时间为At,根据动量定理得机gf-3/3加=:如

4=小=丝=肢解得”1.1s

RR

15.如图，两根固定的光滑平行导轨肋V、MN'的倾角为6,导轨间距为LM,AT两端接有阻值为R的电阻.在

导轨间长度为乙、宽度为1的长方形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为8,方向垂直于导轨平面向上。一质量

为根的金属杆必从导轨上的位置1由静止释放，恰好能匀速穿过整个磁场区域。已知重力加速度大小为g,必杆

和导轨的电阻均不计，两者始终垂直且接触良好。

(1)求位置1与磁场上边界间的距离》；

(2)若成杆从磁场外导轨上某位置2由静止释放，到达磁场下边界时加速度恰好为零，穿过磁场区域过程中电阻

R产生的焦耳热为Q,求位置2与位置1间的距离加。

【答案】(1)哪段；⑵就痴-"【详解】(1)设"杆到达磁场上边界时的速度大小为口由机械能守

1P

恒定律得mgs,sinO=-mv2导体棒切割磁感线产生的电动势E=BLv由闭合电路欧姆定律得I=~ab杆受到的安培

2A

力大小FA=BILab杆匀速穿过磁场区域，有mgsin0="解得年=空空誓(2)设位置2与磁场上边界的距离为,

2BL

由于/杆到达磁场下边界时加速度恰好为零，故油杆到达磁场下边界时速度大小仍为V,由能量守恒定律有

2

mg(s2+d]sin0=-mv+Q又As=卜—sj解得加=——----d

2mgsin6

16.如图所示，固定的光滑绝缘斜面与水平面夹角为a=30。，斜面上相距d的水平虚线MV和PQ间有垂直斜面向

下的匀强磁场。质量为机、边长为L(d>L)、电阻为R的正方形金属线框abed放在斜面上，线框由粗细均匀的相同

材料制成。将其从上方某处由静止释放。当〃边刚进入磁场时，线框即以速度%做匀速运动，当/边刚到磁

场边界PQ时，线框的加速度大小为:go斜面足够长，线框运动过程中以边始终与肱V平行，重力加速度为g,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度8；

(2)川边刚进入磁场时，c、d两点间的电势差U；

(3)线框从〃边刚进入磁场到"边刚到磁场边界尸。的过程产生的焦耳热°。

【答案】⑴力曹；⑵宫瓯；⑶些在「【详解】⑴根据法拉第电磁感应定律可得线框

cd边刚进入磁场时产生的感应电动势为4=8乙%①根据闭合电路欧姆定律可得此时线框中的电流为/。=与②

由平衡条件可得根gsinauB/oE③联立①②③解得5=J警④(2)根据闭合电路欧姆定律可得U⑤

Ly2v04

联立①④⑤解得。=生邈且⑥(3)设油边刚到磁场边界P。时线框的速度大小为四，此时线框中的感应电动

8

势为旦=或匕⑦线框中的电流为人=耳⑧由题意并根据牛顿第二定律有B/Jfgsina".一⑨联立

A2

④⑦⑧⑨解得匕=2%⑩对线框从cd边刚进入磁场到ab边刚到磁场边界PQ的过程由能量守恒定律有

mg(d+L)sina~~mvo+Q⑪联立⑩⑪解得Q=⑫

3.1交变电流原卷版

目录

一、【交流电和直流电的概念知识点梳理】...............................................................17

二、【交变电流的产生和变化知识点梳理】...............................................................18

三、【交流发电机类型知识点梳理】.....................................................................23

一、【交流电和直流电的概念知识点梳理】

1.交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流.

2.常见的交变电流的波形图

实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示.

家庭电路中的示波器中的锯电子电路中激光通信

正弦式电流齿形扫描电压的矩形脉冲中的尖脉冲

3.直流：方向不随时间变化的电流称为直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流.

【交流电和直流电的概念举一反三练习】

1.（多选）下列关于交变电流和直流的说法中正确的是（）

A.如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流

B.直流的大小可以变化，但方向一定不变

C.交变电流一定是按正弦规律变化的

D.交变电流的最大特征是电流的大小和方向做周期性的变化

2.关于交变电流的理解，下列说法正确的是（）

A.如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流

B.交变电流一定是按正弦规律变化的

C.交变电流电压的大小和方向随时间做周期性变化

D.化学电池提供的电流也可能是交变电流

3.下列的关于电流i随时间，变化的图象中，不是表示交变电流的是（）

【交变电流的产生和变化知识点梳理】

1.两个特殊位置

(1)中性面位置(S_LB,如图中的甲)

线圈平面与磁场垂直的位置，此时。最大，笑为0,e为0,i为0.

线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次.

(2)垂直中性面位置(S〃B,如图中的乙)

此时。为0,等最大，e最大，i最大.电流方向不改变.

2.从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e=£msincot,&叫作电动势的峰值，Em=NcoBS.

3.正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流.

4.正弦式交变电流和电压

电流表达式z=Zmsincot,电压表达式a=UmSinM淇中人、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值.

5.正弦交变电流的瞬时值表达式

⑴从中性面位置开始计时①电动势(e)：e=£msino3②电压(M)：u=Umsmmt,③电流⑺：i=/mSinM

(2)从与中性面垂直的位置开始计时e=£mcosmt,z=Zmcoscot,u=Umcoscot.

⑶正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

函数图像

磁通量0=0mcosa)t=BScoscot

电动势e-Emsina>t=nBSa>sin(ot

u-Usina>t=t^Lsinmt

电压mR+r

i-Isina>t=^-sinmt

电流mR+r

6.关于交变电流的产生及规律的三点注意

(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于

线圈平面内的位置无关.

(2)注意峰值公式Em=nBSco中的S为有效面积.

（3）在解决有关交变电流的图像问题时，应先把交变电流的图像与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置特征求

解.

7.交变电流的峰值

NcoBSNmBSR

Em=Na)BS,u—

/m—«+/mR+r'

8.确定正弦式交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法

（1）确定线圈转动到哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化.

（2）确定线圈转动的角速度.

⑶确定感应电动势的峰值Em=NcoBS.

（4）写出瞬时值表达式e=£msincot或e=EmCosa>t.

【交变电流的产生和变化举一反三练习】

4.如图所示，（甲）T（乙）-（丙）―（丁）过程是交流发电机发电的示意图，用导体制成的两个电刷分别压在

两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接（从纸面向里看线圈转动方向为逆时针）。

下列说法正确的是（）

A.在图（甲）位置时,线圈中的磁通量为零

B.在图（乙）位置时,感应电流方向发生变化

C.在图（丙）位置时,线圈中的感应电动势最大

D.在图（丁）位置时,cd边电流方向为d->c

5.如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时（）

A.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大

B.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小

C.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大

D.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小

6.（多选）如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流

表。线圈绕垂直于磁场的水平轴O。'匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所

示。以下判断正确的是（)

0E

甲

A.线圈转动的转速为25r/s

B.电流表的示数为10A

C.1s钟内线圈中电流方向改变了50次

D.0.01s时线圈平面与中性面垂直

7.某交流发电机正常工作时的电动势为-即sin初，如果发电机转子转速提高一倍，线圈匝数也同时增加一倍，其

他条件不变，则发电机的电动势为（）

A.e=4EmsmcotB.e=^Emsin2a)t

C.e=EmsincotD.e=2Emsmcot

8.如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（）

A.图示位置为中性面，线圆中无感应电流

B.图示位置ab边的感应电流方向为bra

C.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零

D.线圈每转动一周，指针左右摆动一次

9.如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电，

其示意图如图乙所示。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，下

甲乙

A.线圈转动的快慢程度不会影响回路中的电流大小

B.当线圈转到图乙所示位置时，电流方向将发生改变

C.若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为，=Osin的

D.当线圈转到图乙所示位置时，穿过线圈磁通量的变化率最大

10.一闭合矩形线圈必cd绕垂直于磁感线的固定轴00,匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过

线圈的磁通量①随时间，的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（）

A.乙、4时刻通过线圈的磁通量变化率最大

B.芍、。时刻线圈中感应电流方向改变

C.々、%时刻线圈中磁通量最大

D.乙、与时刻线圈中感应电动势最小

11.如图是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈

绕垂直于磁场的水平轴。0'沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列选项正确的是（）

A.图示位置时，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，电流表示数最大

B.图示位置时，线圈处于平行面，穿过线圈平面的磁通量最小，电流表示数最大

C.从图示位置旋转90。，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率最大，电流表示数最

大

D.从图示位置开始往逆时针方向旋转产生正弦式交变电流

12.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁场垂直的轴匀速