2025年人教版高中物理精讲精练必修3第18讲：电磁感应现象及应用 原卷版

第18讲：电磁感应现象及应用【考点梳理】考点一：感应电路产生的条件考点二：线圈进出磁场产生的感应电流考点三：磁铁靠近和原理线圈产生的感应电流考点四：切割磁场或者开关产生的感应电路考点五：电磁感应的探究实验考点六：电磁感应及其应用综合【知识梳理】知识点一、划时代的发现1．丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系．2．英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应．产生的电流叫作感应电流．知识点二、感应电流的产生条件1．磁通量(1)概念：穿过某个面的磁通量等于闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积．(2)公式：Φ＝BS.2．产生感应电流的条件只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流知识点三：技巧方法总结：1．磁通量的正、负：其正、负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入即为负磁通量．反之亦可．磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图(a)所示．(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．5．产生感应电流的条件(1)电路为闭合电路；(2)穿过电路的磁通量发生变化．注意：(1)、(2)两条必须同时满足，才能产生感应电流．2．判断感应电流有无的方法：(1)明确电路是否为闭合电路．(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化．3．ΔΦ与Φ意义不同，大小也没有必然的联系．感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，与ΔΦ有关．【题型归纳】题型一：感应电路产生的条件1．（24-25高二上·山东·期中）如图所示，闭合线框在磁场中做下列四种运动，能够产生感应电流的是（）A．甲图中，线框与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁B．乙图中，线框在纸面内平行于通电导线向上移动C．丙图中，线框垂直于匀强磁场方向水平向右运动D．丁图中，线框绕垂直于匀强磁场方向的轴转动2．（24-25高二上·山东日照·期中）如图所示，正方形金属线圈abcd与通电长直导线位于同一纸面内，ad与导线平行，虚线为平行于ad的轴线。下列判断正确的是（）A．若线圈在纸面内远离导线，不能产生感应电流B．若线圈在纸面内沿轴线向右运动，能产生感应电流C．若线圈绕着虚线匀速转动，能产生感应电流D．若线圈垂直纸面向外运动，不能产生感应电流3．（24-25高二上·江苏南京·期中）某同学在探究感应电流产生的条件时，进行了如图所示的实验。下面几种情况中，线圈B中没有感应电流产生的是（）A．开关闭合或开关断开的瞬间B．开关闭合稳定后，快速移动滑动变阻器滑片C．开关闭合稳定后，将线圈A从线圈B中拔出D．开关断开状态下，将线圈A从线圈B中拔出题型二：线圈进出磁场产生的感应电流4．（23-24高二上·江苏盐城·期末）虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场。闭合线圈由位置1经过位置2、3，穿过虚线框运动到位置4。下列过程线圈中能产生感应电流的是（

）A．仅由位置1到位置2B．仅由位置2到位置3C．仅由位置3到位置4D．由位置1到位置2及由位置3到位置45．（23-24高二上·福建厦门·期中）如图所示，O1O2是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下情况中，abcd中没有感应电流产生的是（）A．将abcd以O1O2为轴转动90°B．将abcd向右平移C．将abcd以ab为轴转动60°D．将abcd以cd为轴转动60°6．（21-22高二上·云南玉溪·阶段练习）如图所示，线圈abcd水平向右穿过磁场区域B时，在以下情况中，线圈中有感应电流产生的是（）

A．整个线圈在磁场中上下平动时B．整个线圈都在磁场中左右平动C．线圈离开磁场的过程中D．线圈进入磁场后在它所在的平面内绕过a点垂直于纸面的轴旋转题型三：磁铁靠近和原理线圈产生的感应电流7．（21-22高二上·广西桂林·期中）探究产生感应电流条件的实验装置如图所示，保持线圈不动，在下列情况下，无法产生感应电流的是（）A．将S极插入线圈 B．将S极从线圈中抽出C．将N极插入线圈 D．将N极放在线圈中不动8．（19-20高二下·北京西城·期末）如图，A和B都是铝环，环A是闭合的，环B是断开的，两环分别固定在一横梁的两端，横梁可以绕中间的支点转动。下列判断正确的是（）A．用磁铁的N极靠近A环时，A环会转动靠近磁铁B．用磁铁的N极靠近B环时，B环会转动靠近磁铁C．用磁铁的N极靠近A环，A环不会有感应电流产生D．用磁铁的N极靠近B环，B环不会有感应电流产生9．（19-20高二下·四川乐山·阶段练习）如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中不正确的是（）A．B． C． D．题型四：切割磁场或者开关产生的感应电路10．（22-23高二上·上海奉贤·期末）如图示闭合电路的部分电路在磁场中的运动情况，产生感应电流的为（）A． B． C．D．11．（23-24高二上·安徽合肥·期末）图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是（）A．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流表指针均不会偏转B．开关闭合后，将线圈A从B中拔出会引起电流表指针偏转C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流表指针不偏转D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流表指针才会偏转12．（21-22高二上·江苏苏州·期中）在我国南海上有一浮桶式灯塔，其结构如图所示，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体，磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动，线圈与塔灯相连，下列说法错误的是（）A．当海面无波浪时，该灯塔无法发光B．该装置的工作原理是电磁感应现象C．当线圈上下运动时，回路中无感应电流D．圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等题型五：电磁感应的探究实验13．（23-24高二下·山东·阶段练习）在“探究影响感应电流方向的因素”实验中：(1)实验发现，电流由“+”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转，电流由“-”接线柱流入时指针向左偏转；如图甲所示，实验发现指针向右偏转，则条形磁铁的N极（选填“向上”或“向下”）运动。(2)如图乙为另一种实验装置，开关闭合前小螺线管已插入到大螺线管中。①请用笔画线代替导线，将电路图补充完整。()②在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下。在开关闭合的状态下，将小螺线管迅速抽出时，灵敏电流计指针将向（选填“左”或“右”）偏转；断开开关的瞬间，灵敏电流计的指针（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。③将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动，灵敏电流计指针将向（选填“左”或“右”）偏转；进一步分析，滑动变阻器的滑片向左滑动的速度越大，电流表指针偏转角度（选填“越大”或“越小”）。14．（23-24高二下·江苏扬州·阶段练习）在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，用试触的方法确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系。如图甲所示实验表明，电流从电流表正接线柱流入，电流表指针向右偏转。

(1)观察如图乙所示的线圈绕线方向，若电流从A流入线圈，从B流出线圈，从上向下看电流的方向为（填“顺时针”或“逆时针”）。(2)用如图丙所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，则线圈中感应电流在线圈内产生的磁场的方向（填“向上”或“向下”）。(3)小齐设计了一种延时继电器：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线中电流方向为（填写“a到b”或“b到a”）。15．（24-25高二上·湖北·期中）某实验小组准备了如下图所示的实验装备组成实验电路，研究电磁感应现象．(1)接好电路，合上开关的瞬间，电流计指针发生偏转是（）A．甲图 B．乙图 C．甲图和乙图 D．都未发生偏转(2)实验探究过程中，下列说法正确的是（）（多选，填正确答案前的标号）A．图甲，导体在磁场中分别垂直于磁感线与沿着磁感线运动时，电流计指针均会偏转B．图乙，闭合开关，拔出线圈中的铁棒一瞬间时，电流计的指针发生偏转C．图乙，当开关闭合，线圈电流稳定后，电流计的指针发生偏转D．图乙，开关闭合时，移动滑动变阻器的滑片，电流计的指针偏转，线圈中出现感应电流．(3)图乙接通开关进行实验时，滑动变阻器滑片应该滑置在（填“”或“”）端。题型六：电磁感应及其应用综合16．（22-23高二上·北京怀柔·期末）在图中，线圈和线圈绕在同一铁芯上。请回答以下问题：（1）当合上开关的一瞬间，线圈里有没有感应电流？说明理由；（2）当线圈里有恒定电流通过时，线圈里有没有感应电流？说明理由；（3）当断开开关的一瞬间，线圈里有没有感应电流？说明理由。17．（23-24高二上·河南·阶段练习）如图所示，足够长的金属框架MON与足够长的导体棒构成回路，处在匀强磁场中且与磁场垂直。（1）若，从O点出发，向右以的速度匀速运动6s，求回路中磁通量的变化量；（2）在图中，若回路面积从变到，同一时间内磁感应强度大小B从变到，求回路中磁通量的变化量；（3）若开始时，从O点右侧1m处出发，向右以的速度匀速运动，且闭合回路中没有感应电流产生，求磁感应强度大小B随时间t变化的表达式。

18．（22-23高二上·江苏连云港·期中）图示固定于水平桌面上的金属框架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒搁在框架上，且可无摩擦滑动，此时恰好构成边长为的正方形，时磁感应强度为。求：（1）时穿过面的磁通量；（2）若从时起，磁感应强度随时间开始变化，同时棒以恒定速率沿导轨方向向右运动，使棒中不产生感应电流，请推导出与的关系式。

【高分达标】一、单选题19．（24-25高二上·山东潍坊·期中）随着社会的发展，人民生活水平大大提高，广大乐迷喜爱的电吉他等乐器也进入生活。电吉他的琴弦带有磁性，琴身上装有拾音器，琴弦振动时会使拾音器线圈中的磁通量发生变化，线圈产生的信号经放大器放大后使扬声器发声。拾音器的原理图如图所示。下列说法正确的是（）A．拾音器线圈的工作原理是电流的磁效应B．电吉他的琴弦可以用纯尼龙材料制成C．琴弦不动时，线圈中有感应电流D．琴弦振动时，线圈中产生感应电流20．（24-25高二上·辽宁·期中）如图所示，虚线左侧的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，右侧的区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。面积为S的正方形线圈abcd垂直于磁场放置。初始时cd边恰好与虚线重合，下列判断正确的是（）A．把线圈以cd为轴转过180°，通过线圈磁通量的变化量为零B．把线圈以bc为轴转过180°，通过线圈磁通量的变化量为零C．把线圈向右平移到ab与虚线重合，通过线圈磁通量的变化量为零D．把线圈向右平移到ab与虚线重合，线圈中不产生感应电流21．（24-25高二上·河南·期中）如图所示，A中条形磁铁插入或拔出线圈时；B中闭合线圈竖直向下平动时；C中线圈在匀强磁场中，保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时；D中线圈以速度v远离磁体的过程中。其中能产生感应电流的是（）A． B． C． D．22．（24-25高二上·浙江台州·期中）下列选项中的操作能产生感应电流的操作是（）A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线向下运动B．乙图中，使条形磁铁在线圈中保持不动C．丙图中，开关S保持闭合，将螺线管A插入B中或者从B中拔出D．丁图中，条形磁铁插入有开口的圆环23．（24-25高二上·广西桂林·阶段练习）各图所描述的物理情境中，没有产生感应电流的是（）A．开关S闭合的瞬间，线圈N中B．磁铁向铝环A靠近，铝环A中C．金属线圈从A位置向B位置运动，金属线圈中D．金属框向右远离通电导线，金属框中24．（24-25高二上·山东青岛·阶段练习）如图，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2与O3O4都是线圈的两个对称轴。线圈在下列运动中，能使其中产生感应电流（）A．向上或向下平动 B．绕O1O2轴变速转动C．向左或向右平动 D．垂直纸面向外运动25．（23-24高一下·河北邯郸·期末）如图所示，在通有电流i的长直导线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与导线在同一平面内且线圈的两个边与导线平行。当矩形线圈远离导线移动时，若在时间内，线圈中没有感应电流，则导线中的电流i与时间t的关系图像可能正确是（）A．B．C．D．26．（23-24高一下·江苏徐州·期末）环形导线M、N在同一平面内，圆心均在O点。M中的电流方向如图所示。则（）A．O处的磁场方向与平面平行 B．O处的磁场方向垂直平面向里C．M中电流增大时，穿过N的磁通量不变 D．M中电流增大时，N中产生感应电流27．（23-24高二上·河南·期末）如图所示，面积为S、匝数为N的闭合线圈水平放置，与匀强磁场B的夹角（磁场方向与边在纸面内）。现将线圈以边为轴顺时针转动，则下列说法正确的是（）A．该过程线圈的磁通量变化量为零B．该过程线圈的磁通量变化量大小为C．该过程线圈的磁通量变化量大小为D．该过程线圈中没有感应电流产生28．（2024高二上·四川·学业考试）如图所示，处于磁场中的导体棒和电流表连接成闭合回路。下列判断正确的是（

）A．导体棒沿着磁感线向上运动，有感应电流 B．导体棒沿着磁感线向下运动，有感应电流C．导体棒垂直磁感线向左运动，有感应电流 D．导体棒垂直磁感线向右运动，无感应电流29．（2024·海南·模拟预测）如图所示，水平桌面上放置闭合导体圆环，圆环某一直径正上方有通电直导线，下列情况中，闭合圆环中有感应电流产生的是（

）A．增大通电直导线中的电流 B．圆环绕图示直径旋转C．通电直导线竖直向上远离圆环 D．通电直导线竖直向下靠近圆环二、多选题30．（24-25高二上·海南·期中）如图所示，闭合圆形导线框在匀强磁场中运动，能产生感应电流的是（）A． B．C． D．31．（24-25高二上·湖南·阶段练习）如图所示，矩形线圈abcd位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的ad、bc两个边与导线平行。下列操作中能够使线圈中产生感应电流的是（）A．在平面内线圈远离直导线移动B．在平面内线圈沿平行于直导线方向向上移动C．线圈以虚线为轴转动D．线圈以通电导线为轴转动，且转动过程中线圈和直导线始终共面32．（24-25高二上·浙江·阶段练习）如图，矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行。下列哪些情形中，线圈中会出现感应电流（）A．电流逐渐增大B．线圈ABCD在纸平面内向上运动C．线圈ABCD在纸平面内绕自身几何中心点旋转D．线圈ABCD以通电长直导线为轴，垂直平面向外旋转33．（24-25高二上·全国·单元测试）下列情况能产生感应电流的是（）A．图甲所示的导体棒AB顺着磁感线运动B．图乙所示的条形磁铁插入或拔出线圈C．图丙所示的小螺线管A插入大螺线管B中不动D．图丙所示的小螺线管A插入大螺线管B中不动，改变滑动变阻器接入电路的电阻34．（24-25高二上·贵州遵义·开学考试）如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在到的范围内，边长为10cm的正方形闭合线圈MNPQ从图示位置向右运动，运动过程中MQ、NP边始终平行于x轴。当PQ边在哪些范围内运动时线圈中有感应电流产生？（

）A．0~10cm B．10~20cm C．20~30cm D．30~40cm35．（23-24高一下·贵州贵阳·期末）下列如图所示的各物理情境中，能产生感应电流的是（）A．如图甲所示，线圈与通电导线在同一平面，且线圈竖直向上移动B．如图乙所示，先把线圈撑开，然后放手让线圈收缩的过程中C．如图丙所示，开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片D．如图丁所示，将条形磁铁从左向右靠近线圈36．（23-24高二上·山东聊城·期末）工程施工过程中，有时需要确定地下电缆的具体深度及走向，如图所示，水平地面下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线，P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴，P、Q关于导线上下对称，圆形金属线圈水平放置，其圆心位于P点，不考虑地磁场的影响，则（）A．电流在P、Q两点产生磁场的磁感应强度相同B．线圈在图示位置的磁通量为零C．线圈从图中位置竖直向上运动的过程中会产生感应电流D．线圈从N点沿直线加速运动到M点的过程中不会产生感应电流三、填空题37．（22-23高二上·陕西宝鸡·期末）现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。请根据实验现象填空：（1）开关闭合后，将线圈A插入或拔出线圈B，可以看到电流计指针；（2）开关闭合后，线圈A在线圈B中静止不动，可以看到电流计指针；（3）开关闭合后，将滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针。（各空均选填“偏转”或者“不偏转”）38．（21-22高二下·内蒙古赤峰·阶段练习）如图所示，是研究电磁感应现象的实验装置，已知电流表的电流从正极流入时指针向右偏转，装置已完整连接且能正常工作。（1）磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来的过程，可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针（填“偏转”或“不偏转”），表明螺线管中（填“有电流”或“无电流”）产生；（2）如图，N极向上抽出线圈的过程，电流表指针将（填“向右偏转”或“向左偏转”），感应电流在线圈中心产生的磁场方向为（填“向上”或“向下”），表明感应电流的磁场对原磁通的作用是。四、实验题39．（23-24高二上·河北邯郸·期末）某物理兴趣小组利用图甲中电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈、线圈、灵敏电流计及开关等器材研究电磁感应现象并判定感应电流方向。（1）在图甲给出的实物图中，用笔画线作为导线将实验器材连成实验电路。（2）连接好实验器材，在开关闭合、线圈放在线圈中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断（填选项前的字母）。A．线圈向上移动或将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转B．线圈中铁芯向上拔出或仅断开开关瞬间，都能引起电流计指针向右偏转C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D．因为线圈、线圈的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向（3）兴趣小组利用图乙装置分析磁体穿过整个线圈的过程中感应电流大小的变化，传感器显示的电流i随时间t变化的图像应该是。A．B．C．D．40．（23-24高二上·河南信阳·期末）在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。（1）如图甲所示，小明同学用小磁针代替电流表判断回路中是否有感应电流以及感应电流的方向。为使小磁针在回路中有电流时一定发生偏转，小磁针上方的导线应该（选填“东西方向放置”“南北方向放置”或“任意方向放置均可”），图甲为小磁针开始静止时的情形，当条形磁铁向下插入螺线管，小磁针的极（选填“向纸面内偏转”“向纸面外偏转”或“不发生偏转”）（2）已知电流从右边正接线柱流入电流表时，指针向右摆动，小华同学为了验证这个结论，她先将多用电表（此时为欧姆挡）的红表笔接灵敏