2025人教版物理重難點-必修三專題13.3電磁感應現象及應用（含答案）（人教版2019必修第三冊）專題13.3電磁感應現象及應用【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1產生感應電流的條件】 【題型2電磁感應現象的應用】 【題型3物理史實】 【題型4磁通量的變化問題】 【題型1產生感應電流的條件】【例1】(多選)用如圖所示裝置探究感應電流產生的條件，線圈A通過滑動變阻器和開關S1連接到電源上，線圈B通過開關S2連接到電流計上，將線圈A套在線圈B的里面。下列說法中正確的是()A．該裝置可用于探究線圈B中感應電流產生的條件B．S2處于閉合狀態，在S1閉合瞬間，電流表的指針會發生偏轉C．S1處于閉合狀態，在S2閉合瞬間，電流表的指針會發生偏轉D．兩開關均處于閉合狀態，電路穩定后勻速移動滑動變阻器的滑片，電流表的指針會發生偏轉【變式1-1】在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是()A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C．將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化【變式1-2】下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應電流的是()【變式1-3】如圖所示，導線MON在中點O彎折成一定角度，OO′為其角平分線，在導線MON內通以恒定電流I，由均勻導線制成的正方形小線框L中線與OO′重合，則能在L中產生感應電流的辦法是()A．增大電流IB．將L沿OO′向右勻速移動C．將L沿OO′向右加速移動D．將L向上快速移動【題型2電磁感應現象的應用】【例2】(多選)高考考生入場時，監考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內有通電線圈，當探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內線圈中電流變化，報警器就會發出警報；靠近非金屬物體時則不發出警報。關于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應現象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應現象D．金屬探測器利用的是當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化【變式2-1】（多選）我國已經制定了登月計劃,假如航天員登月后想探測月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈。下列推斷中正確的是()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數來判斷磁場有無B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表無示數,則判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表有示數,則判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉動,月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數不為零【變式2-2】物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環。閉合開關S的瞬間，套環立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經重復實驗，線圈上的套環均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數過多D．所用套環的材料與老師的不同【變式2-3】掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是()【題型3物理史實】【例3】在物理學的發展過程中，許多科學家做出了突出貢獻，下列關于科學家和他們的貢獻的說法正確的是()A．牛頓開創了實驗與邏輯推理相結合的研究方法，并用這種方法研究了力與運動的關系B．庫侖通過研究得出了電荷間的相互作用規律，并測出了自然界的最小帶電單位C．安培提出了分子電流假說，成功解釋了所有磁現象來源于運動電荷這一本質D．法拉第通過大量實驗發現了電磁感應現象，并總結出法拉第電磁感應定律【變式3-1】1820年，丹麥物理學家奧斯特發現電流可以使周圍的小磁針發生偏轉，稱為電流的磁效應。()【變式3-2】奧斯特的實驗證實了電流的周圍存在磁場，法拉第經過10年的努力終于發現了利用磁場產生電流的途徑，法拉第認識到必須在變化、運動的過程中才能利用磁場產生電流。法拉第當時歸納出五種情形，請說出這五種情形各是什么？【變式3-3】史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計指針動了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動。……”法拉第因此發現了電磁感應現象，圖4-1-1是這個實驗的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學家科拉頓設計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗：將一塊磁鐵在螺線管中移動，使導線中產生感應電流。為了排除磁鐵移動對檢流計指針偏轉的影響，他把檢流計放到隔壁房間中去，用長導線把檢流計和螺線管連接起來。實驗開始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計的小磁針靜止在原位。”科拉頓沒能發現電磁感應現象，他的實驗示意圖見圖4-1-2。請你分析一下，科拉頓沒能看到電磁感應現象的原因是什么？【題型4磁通量的變化問題】【例4】如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中，一定能在軌道回路里產生感應電流的是()A.ab向右運動，同時使θ減小B.使磁感應強度B減小，θ角同時也減小C.ab向左運動，同時增大磁感應強度BD.ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角(0°＜θ＜90°)【變式4-1】磁通量是研究電磁感應現象的重要物理量，如圖所示，通有恒定電流的直導線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框由位置1繞cd邊翻轉到位置2，設前后兩次通過線框的磁通量變化大小分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則()A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．無法確定【變式4-2】如圖所示，通有恒定電流的導線MN與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次將金屬框繞cd邊翻轉到Ⅱ，設先后兩次通過金屬框的磁通量變化量大小分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則ΔΦ1ΔΦ2【變式4-3】如圖所示，一水平放置的N匝矩形線框面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B，方向斜向上，與水平面成30°角，現若使矩形框以左邊的一條邊為軸轉到豎直的虛線位置，則此過程中磁通量的改變量的大小是多少？專題13.3電磁感應現象及應用【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1產生感應電流的條件】 【題型2電磁感應現象的應用】 【題型3物理史實】 【題型4磁通量的變化問題】 【題型1產生感應電流的條件】【例1】(多選)用如圖所示裝置探究感應電流產生的條件，線圈A通過滑動變阻器和開關S1連接到電源上，線圈B通過開關S2連接到電流計上，將線圈A套在線圈B的里面。下列說法中正確的是()A．該裝置可用于探究線圈B中感應電流產生的條件B．S2處于閉合狀態，在S1閉合瞬間，電流表的指針會發生偏轉C．S1處于閉合狀態，在S2閉合瞬間，電流表的指針會發生偏轉D．兩開關均處于閉合狀態，電路穩定后勻速移動滑動變阻器的滑片，電流表的指針會發生偏轉解析：選ABD線圈B沒有接電源，與電流表構成回路，可用于探究線圈B中感應電流產生的條件，A正確；S2處于閉合狀態，則線圈B與電流表構成回路，在S1閉合瞬間，線圈A中電流增大，線圈A產生的磁場增強，則穿過線圈B的磁通量變大，所以線圈B中會產生感應電流，電流表的指針會發生偏轉，B正確；S1處于閉合狀態，線圈A中的電流不變，產生的磁場不變，穿過線圈B的磁通量不變，所以在S2閉合瞬間，線圈B中沒有感應電流，電流表指針不偏轉，C錯誤；兩開關均處于閉合狀態，電路穩定后勻速移動滑動變阻器的滑片，則線圈A中電流變化，線圈A產生的磁場變化，則穿過線圈B的磁通量變化，所以線圈B中會產生感應電流，電流表的指針會發生偏轉，故D正確。【變式1-1】在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是()A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C．將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化解析：選D只形成閉合回路，回路中的磁通量不變化，不會產生感應電流，A、B錯誤；線圈中插入條形磁鐵瞬間回路中磁通量有變化，電流表有變化，磁鐵不動后電流表無變化，C錯誤；給線圈通電或斷電瞬間，通過閉合回路的磁通量變化，會產生感應電流，能觀察到電流表的變化，D正確。【變式1-2】下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應電流的是()解析：選A開關S閉合穩定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N中不產生感應電流；磁鐵向鋁環A靠近，穿過鋁環A的磁通量在增大，鋁環A中產生感應電流；金屬框從A向B運動，穿過金屬框的磁通量時刻在變化，金屬框中產生感應電流；銅盤在磁場中按題圖所示方向轉動，銅盤的無數輻條切割磁感線，與外電路構成閉合回路，產生感應電流。故選A。【變式1-3】如圖所示，導線MON在中點O彎折成一定角度，OO′為其角平分線，在導線MON內通以恒定電流I，由均勻導線制成的正方形小線框L中線與OO′重合，則能在L中產生感應電流的辦法是()A．增大電流IB．將L沿OO′向右勻速移動C．將L沿OO′向右加速移動D．將L向上快速移動解析：選D根據右手螺旋定則可知，穿過正方形線框的磁通量為零，增大電流，磁通量不變，A錯誤；將線框沿OO′向右運動，穿過正方形線框的磁通量始終為零，無感應電流產生，B、C錯誤；將L向上快速移動，穿過正方形線框的磁通量發生變化，會有感應電流產生，D正確。【題型2電磁感應現象的應用】【例2】(多選)高考考生入場時，監考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內有通電線圈，當探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內線圈中電流變化，報警器就會發出警報；靠近非金屬物體時則不發出警報。關于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應現象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應現象D．金屬探測器利用的是當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化解析：選AD線圈通電后會產生磁場，當有金屬物體進入磁場時，通過金屬物體橫截面的磁通量發生變化，金屬物體內部會產生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，由此判斷是否有金屬物體，靜電感應現象是帶電體靠近導體時使導體感應起電，故A、D正確。【變式2-1】（多選）我國已經制定了登月計劃,假如航天員登月后想探測月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈。下列推斷中正確的是()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數來判斷磁場有無B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表無示數,則判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表有示數,則判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉動,月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數不為零答案:CD解析:只要線圈中能產生感應電流,電流表有示數,則說明月球上一定有磁場。如果沒有電流,只能說明線圈中的磁通量沒有發生變化,需要變換轉動軸或運動方向再試。如果線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉動,當空間有磁場時,至少會有一次產生感應電流,C、D正確。【變式2-2】物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環。閉合開關S的瞬間，套環立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經重復實驗，線圈上的套環均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數過多D．所用套環的材料與老師的不同解析：選D無論實驗用的是交流電還是直流電，閉合開關S的瞬間，穿過套環的磁通量均增加，只要套環的材料是導體，套環中就能產生感應電流，套環就會跳起。如果套環是用塑料做的，則不能產生感應電流，也就不會受安培力作用而跳起。選項D正確。【變式2-3】掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是()答案A解析感應電流產生的條件是閉合回路中的磁通量發生變化．在A圖中，系統振動時，紫銅薄板隨之上下及左右振動，在磁場中的部分有時多有時少，磁通量發生變化，產生感應電流，受到安培力，阻礙系統的振動；在B圖中，只有紫銅薄板向左振動才產生感應電流，而上下振動無感應電流產生；在C圖中，無論紫銅薄板上下振動還是左右振動，都不會產生感應電流；在D圖中，只有紫銅薄板左右振動才產生感應電流，而上下振動無感應電流產生，故選項A正確，B、C、D錯誤．【題型3物理史實】【例3】在物理學的發展過程中，許多科學家做出了突出貢獻，下列關于科學家和他們的貢獻的說法正確的是()A．牛頓開創了實驗與邏輯推理相結合的研究方法，并用這種方法研究了力與運動的關系B．庫侖通過研究得出了電荷間的相互作用規律，并測出了自然界的最小帶電單位C．安培提出了分子電流假說，成功解釋了所有磁現象來源于運動電荷這一本質D．法拉第通過大量實驗發現了電磁感應現象，并總結出法拉第電磁感應定律解析：選C伽利略開創了實驗與邏輯推理相結合的研究方法，并用這種方法研究了力與運動的關系，A錯誤；庫侖通過研究得出了電荷間的相互作用規律，密立根測出了自然界的最小帶電單位，B錯誤；安培提出了分子電流假說，成功解釋了所有磁現象來源于運動電荷這一本質，C正確；法拉第發現了電磁感應現象，但法拉第電磁感應定律不是法拉第總結出來的，D錯誤。【變式3-1】1820年，丹麥物理學家奧斯特發現電流可以使周圍的小磁針發生偏轉，稱為電流的磁效應。(√)【變式3-2】奧斯特的實驗證實了電流的周圍存在磁場，法拉第經過10年的努力終于發現了利用磁場產生電流的途徑，法拉第認識到必須在變化、運動的過程中才能利用磁場產生電流。法拉第當時歸納出五種情形，請說出這五種情形各是什么？解析法拉第把能引起感應電流的實驗現象歸納為五類：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。它們都與變化和運動有關。【變式3-3】史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計指針動了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動。……”法拉第因此發現了電磁感應現象，圖4-1-1是這個實驗的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學家科拉頓設計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗：將一塊磁鐵在螺線管中移動，使導線中產生感應電流。為了排除磁鐵移動對檢流計指針偏轉的影響，他把檢流計放到隔壁房間中去，用長導線把檢流計和螺線管連接起來。實驗開始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計的小磁針靜止在原位。”科拉頓沒能發現電磁感應現象，他的實驗示意圖見圖4-1-2。請你分析一下，科拉頓沒能看到電磁感應現象的原因是什么？答：科拉頓沒能看到電磁感應現象的原因是因為電磁感應現象是在變化或運動的過程中出現的，當科拉頓趕到隔壁房間去時，檢流小磁針已經動過了，所以他沒能看到電磁感應現象。【題型4磁通量的變化問題】【例4】如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中，一定能在軌道回路里產生感應電流的是()A.ab向右運動，同時使θ減小B.使磁感應強度B減小，θ角同時也減小C.ab向左運動，同時增大磁感應強度BD.ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角(0°＜θ＜90°)答案A解析設此時回路面積為S，據題意，磁通量Φ＝BScosθ，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確；B減小，θ減小，cosθ