2023江苏版物理高考第二轮复习-专题十一　 电磁感应

2023江苏版物理高考第二轮复习

专题H•一电磁感应

1.（2022河南第三次大联考）航母上的飞机起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理示意图如图所示,在固定线圈左右两

侧对称位置放置两个闭合金属圆环,铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小,不计所有接触面间的摩擦,则闭合开

关S的瞬间（）

固定线圈

A.铝环向右运动，铜环向左运动

B.铝环和铜环都向右运动

C.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力

D.从左向右看，铜环中的感应电流沿顺时针方向

答案【）闭合开关S的瞬间，穿过两个金属环的磁通量增大,为阻碍磁通量的增大,铝环向左运动,铜环向右运动,选项A、B均

错误;由于铜环和铝环的形状、大小相同,铜的电阻率较小,故铜环的电阻较小,两环对称地放在固定线圈两侧，闭合开关S瞬间,

穿过两环的磁通量的变化率相同,两环产生的感应电动势相等,则铜环中的感应电流较大,故铜环受到的安培力较大,选项C错

误;由安培定则可知，闭合开关S瞬间，穿过铜环的磁通量向左增大,由楞次定律知,从左向右看，铜环中的感应电流沿顺时针方

向，选项D正确.

2.（2022吉林普通中学二调）汽车自动控制刹车系统（ABS）的原理如图所示。铁质齿轮P与车轮同步转动,右端有一个绕有线圈

的磁体（极性如图）,G是一个电流检测器。当车轮带动齿轮P转动时,靠近线圈的铁齿被磁化,使通过线圈的磁通量增大,铁齿

离开线圈时又使磁通量减小,从而能使线圈中产生感应电流,感应电流经电子装置放大后即能实现自动控制刹车.齿轮从图示

位置开始转到下一个铁齿正对线圈的过程中，通过G的感应电流的方向是（）

A.总是从左向右

B.总是从右向左

C.先从右向左,然后从左向右

D.先从左向右,然后从右向左

答案C由图可得，线圈中磁场方向从右向左，当车轮带动齿轮P转动时，靠近线圈的铁齿被磁化，使得通过线圈的磁通量增

大,由楞次定律得到,线圈中感应电流产生的磁场抵抗磁场的增大,电流产生的磁场从左向右,由安培定则可得,通过G的感应

电流从左向右。同理可分析,铁齿离开线圈时又使磁通量减小,线圈中的感应电流产生的磁场从右向左,则通过（；的感应电流从

右向左。从图示位置开始转到下一个铁齿正对线圈的过程中,正对线圈的铁齿先离开线圈,下一个铁齿再靠近线圈,则通过G的

电流方向先从右向左,再从左向右，故C正确。

第1页共12页

3.（2022浙江宁波二模）在宁波市中学生科技发明展上，有如图所示的自制实验装置。两个线圈A、B之间没有导线相连，线圈A

与手机的音频输出端连接,线圈B与音响连接。把线圈A插入线圈B时,音响发出由手机输出的声音了.下列说法错误的是

)

A.该实验原理和变压器的工作原理相同

B.线圈B中的电流可能是交流电

C.将A、B线圈互换,音响的播放效果不变

D.在A线圈中插入铁芯,音响的播放效果将会更好

答案C该实验原理是A线圈中电流变化时,在B线圈中感应出感应电流,从而使音响发声,属于互感现象,与变压器的工作原

理相同,故A正确;若线圈A中的电流为正弦交流电,则线圈B中的感应电流也为正弦交流电,所以线圈B中的电流可能是交流

电故B正确;A、B两个线圈的匝数明显不同,根据电压与匝数成正比可知，将A、B线圈互换,感应电压变化,音响的播放效果

会变化,故C错误;在A线圈中插入铁芯,增加了磁感应强度,能够增大感应电压,所以音响的播放效果将会更好，故I）正确。

4.（2022云南昆明三诊）（多选）图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。图乙是利用这种发电机给电

阻R供电的电路图，半径为r的铜盘安装在水平轴上,外电路通过M、N分别与盘边缘和转轴相连接,铜盘接入电路的等效电阻

为*导线电阻不计。空间中存在垂直于铜盘平面向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B,圆盘沿顺时针方向（从左向右看）以角

4

速度3匀速转动。下列说法正确的是（）

A.M点电势低于N点电势

2

B.M、N两点间电势差为/、飞

C.圆盘转动一周的时间内,通过R的电荷量为竺g

□n

D.仅将圆盘的转速变为原来的2倍,电阻R上消耗的功率也变为原来的2倍

第2页共12页

答案BC由右手定则可知,电流从\1点流出，经电阻R流向N点,因此M点电势高于N点电势,A错误;由法拉第电磁感应定律

可知,感应电动势为E=|Br2o,由闭合电路欧姆定律，可得回路中的电流为I_E2Br20

,M、N两点间电势差为

*眸瞥嗓13,B正确:圆盘转动一周的时间内,通过R的电荷量又知弓,则甲等x察唠,C正确油电

功率公式可得,电阻R上消耗的功率为P=/R=（蟹R,由此式可知,仅将圆盘的转速变为原来的2倍,电阻R上消耗的功率

将变为原来的4倍,D错误。

5.（2022广东深圳一模）侈选）磁悬浮列车是高速低耗交通工具,如图（a）所示,它的驱动系统可简化为如图（b）所示的物理模型,

固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L,匝数为、，总电阻为R;水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B、方向交

互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场。当磁场以速度v匀速向右移动时，可驱动停在轨道上的列车，则（）

(b)

A.图示时刻线框中感应电流沿逆时针方向

B.列车运动的方向与磁场移动的方向相同

C.列车速度为v'时线框中的感应电动势大小为2NBL（v-v,）

D.列车速度为V,时线框受到的安培力大小为2帅2f（"V'）

答案BC线框相对磁场向左运动,根据右手定则可知图示时刻线框中感应电流沿顺时针方向,A错误;根据左手定则，列车受

到向右的安培力,因此列车运动的方向与磁场移动的方向相同,B正确;由于前后两个边产生的感应电动势顺次相加,根据法拉

第电磁感应定律有E=2NBLAv=2NBL（v-v'）,C正确;列车速度为时线框受到的安培力大小为F=2NBII产竺驾辿2I）错误。

6.（2022山东省实验中学一模,8）如图甲为电动汽车无线充电原理图，卜I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4电阻为r、横截面积为S,a、b两端连接车载变流装置,磁场平行于线圈轴线方向.下列说法正确的是（）

第3页共12页

A.当线圈X接入恒定电流时,能为电动汽车充电

B.当线圈,接入正弦式交变电流时,线圈M两端产生恒定电压

C.当线圈X在M中产生的磁感应强度B竖直向上且增加时,有电流从a端流出

D.充电时，At时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加AB,则M两端电压为嘤

答案C若送电线圈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;当线圈\接入正弦式交变电流时,受电线圈M中的磁通量按正弦式规律变化，故M两端产生正弦式

交变电压,故B错误;当穿过线圈M的磁感应强度向上增加时,根据楞次定律,感应电流产生的磁场方向向下,故感应电流从a端

流出,故C正确:根据法拉第电磁感应定律,有E=n"=nS券,设受电线圈外接电路的电阻为R,由闭合电路欧姆定律得M两端的

AtAt

7.（2022山东枣庄二模,12）（多选）如图所示,间距为L=0.8m的两条平行光滑竖直金属导轨PQ、MN足够长,底部Q、N之间连

接阻值为R=2.0。的电阻,磁感应强度为B,=0.5T、足够大的匀强磁场与导轨平面垂直。质量为m=l.0X10-kg、电阻值为

R==2.0。的金属棒ub放在导轨上，目始终与导轨接触良好。导轨的上端点P、M分别与横截面积为5.0X10"n?的10匝线圈

的两端连接，线圈的轴线与大小均匀变化的匀强磁场B；平行。开关S闭合后,金属棒ab恰能保持静止。取重力加速度g=10m/s；

其余部分的电阻不计。则（）

A.匀强磁场B；的磁感应强度均匀减小

B.金属棒ab中的电流为0.25A

C.匀强磁场艮的磁感应强度的变化率为10T/s

D.断开S之后,金属棒ab下滑的最大速度为1.25m/s

答案BC金属棒ab处于静止状态，则金属棒ab受到的安培力竖直向上,根据左手定则可知通过金属棒ab的电流方向由a到

b,根据楞次定律可知匀强磁场区的磁感应强度均匀增加,A错误;设金属棒ab中的电流为1,根据受力平衡可得BJL=mg,解得

1=0.25A,B正确;设匀强磁场B：的磁感应强度的变化率为k,则线圈产生的感应电动势为E=n|答,S=nkS,金属棒ab中的

AtAt

第4页共12页

电流为1=2女=5=0.25A,联立解得k=10T/s,C正确;断开S之后,当金属棒ab受力再次达到平衡时下滑速度最大,设最大速

度为V„,贝！JE'=BlVn,I,,BJ'L二mg,联立解得v„=2.5m/s,D登吴。

“1+及2

8.（2022山东青岛一模,12）（多选）如图甲，平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面内,导轨光滑且足够长,两导轨间距L=0.4m,

电阻忽略不计，其间接有R=0.2Q的电阻。垂直导轨放置质量m=0.2kg、电阻r=0.2。的金属杆ab,金属杆处于磁感应强度

B=0.4T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用水平向右的外力F拉金属杆ab,使之由静止开始做加速运动,电压传感器工作

电流很小,可忽略不计,它可将R两端的电压I：即时采集并输入电脑,获得电压I：随时间t变化的关系图像如图乙，图线为过原

点直线。运动过程中,ab与导轨始终垂直且接触良好,下列说法正确的是（）

电

接

压

电

传

脑

感

器

A.金属杆做匀加速运动且加速度大小为2.5m/s2

B.第2.0s末外力I--的瞬时功率为0.82W

C.0'2,0s内金属杆上产生的焦耳热为0.4J

D.若1.6s末撤去外力，则杆ab还能运动12.5m

答案AD由图乙可得U=kt,其中k号V/s=0.2V/s,设金属杆的运动速度为v时，路端电压为U,则有U=IR噌^黑R,联

立解得「喘工，因为速度与时间成正比，所以金属杆做匀加速直线运动，加速度为a=8^=2.5m/s2,A正确;t=2.0s时，

DLKDLK

D2,2

速度为v=at=5m/s,金属杆受到的安培力为F安二BIL二二「二0.32N,根据牛顿第二定律可得F-F安初a,解得F=0.82N,故第2.0

K'vT

S末外力F的瞬时功率为P=Fv=0.82X5W=4.1W,B错误;金属杆中的电流为I=g=t（A），可知2.03时的瞬时电流为Iz=2A,0'2.0

K

S内电流的平均值为7牛1A,由于电流随时间变化，要计算0'2.0s内金属杆上产生的焦耳热需要代入0~2.0s内电流的有

效值,而不是代入电流平均值,即Q=/：RtW/Rt=rxO.2X2.0J=0.4J,C错误:若t,=l.6s末撤去外力,此时金属杆的速度为

有

v尸at1=4m/s,撤去外力后到金属杆停下的过程，根据动量定理可得£F安t=0-mv,,其中5^安

D2J2n2j2r>212

t=-EBILt=-E-Evt=———,联立解得x=12.5m,D正确。

R+rR+rR+r

第5页共12页

9.（2022山东烟台一模.8）有一边长为L、质量为叭总电阻为R的正方形导线框自磁场上方某处自由下落,如图所示。区域I、

11中匀强磁场的磁感应强度大小均为B,二者宽度分别为L、H,且H>L,导线框恰好匀速进入区域1,一段时间后又恰好匀速离

开区域II,重力加速度为g,下列说法正确的是（）

□1

A.导线框离开区域II的速度大于需

DL

B.导线框刚进入区域II时的加速度大小为g,方向竖直向上

C.导线框进入区域H的过程产生的焦耳热为mgH

rp2r3

D.导线框自开始进入区域I至刚完全离开区域II的时间为一-

mgR

答案c导线框恰好匀速离开区域II,根据平衡条件得mg=BIL=W），解得v=鬻,A错误。导线框匀速进入区域1到刚进入

RBL

区域II之间一直做匀速运动,由平衡关系和电磁感应定律可得鬻,导线框下边刚进入磁场区域II时，上下边都切割磁感线,

由法拉第电磁感应定律知E击BLv+BLv=2BLv,又"率,解得［产等,线框所受安培力F.=2BI2L,由牛顿第二定律有F「mg=ma,联

立解得a=3g,方向竖直向上,B错误。线框在区域I中以速度v匀速运动,设线框完全离开磁场I时速度为一,从完全离开磁场

I到开始离开区域II的过程中,由动能定理得mg（H-L）,导线框进入区域II的过程根据能量守恒可得

mgL+/，gmv'：+Q,联立解得导线框进入区域II的过程产生的焦耳热为Q=mgH,C正确。导线框自开始进入区域I至开始进入区

域II过程中,由动量定理得鸣3口;t,=mv-mv,屋t,=B7L-t,=B^L•t,=B誓L,联立解得L==;导线框自开始进入区域H至

女1女］KmgK

开始离开区域II过程中,由动量定理得产mv-mv,即mgt「BL*0,解得器;导线框自开始离开区域II至刚完全

离开区域II过程中,由动量定理得mgt「三；t产mv-mv,解得匕=注,故t=t,+t2+t;,=^,I）错误。

安3mgRmgR

10.（2022江苏南京、盐城二模,6）如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式，其原理是当

导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（）

线圈二131M口

铁芯正

磁感线

旋转轴运动导体（转盘）

A.制动过程中,导体不会产生热量

B.如果导体反向转动,此装置将不起制动作用

第6页共12页

C.制动力的大小与线圈中电流的大小无关

D.线圈电流一定时,导体运动的速度越大,制动力就越大

答案D制动时，导体在通电线圈产生的磁场中运动,会产生涡流,该电流流过电阻时会产生热量,A错误;如果导体反向转动,

导体中产生的涡流方向反向，根据左手定则,导体所受安培力方向也反向，故此装置仍起制动作用,B错误;线圈中电流越大，产

生的磁场越强，导体转动产生的涡流越强,则制动器对导体的制动力越大,C错误;线圈电流一定时,导体运动的速度越大，产生

的涡流越强,所受制动力就越大,D正确。

11.（2022怀化检测,2）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

答案C当海面无波浪时,线圈没有相对磁体上下运动,则线圈没有切割磁感线,所以该灯塔无法发光,则A正确,不符合题意;

该装置的工作原理是电磁感应现象,所以B正确,不符合题意;当线圈上下运动时,线圈切割磁感线,所以回路中有感应电流，则

C错误,符合题意;根据对称性可知，圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等,所以D正确,不符合题意。

12.（2021河东二模,2）如图所示为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈，若工作过程中某段时间

通电线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流,则下列说法正确的是（电流方向判断均从左向右观察）（）

A.无金属片通过时，接收线圈中感应电流的方向为顺时针

B.无金属片通过时,接收线圈中感应电流的大小不变

C.有金属片通过时,接收线圈中感应电流的方向为顺时针

D.有金属片通过时，接收线圈中没有感应电流

答案B若左侧门框线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流，则在两个门框间产生向右的磁场增强,由楞次定律可

知,无论是否有金属片通过，右侧门框线圈中均产生逆时针（左视图）的电流，所以A、C错。因为电流均匀增大，所产生磁场也是

第7页共12页

均匀增加,所以由法拉第电磁感应定律可知,无金属片通过时,接收线圈中感应电流的大小不变,而有金属片通过时,电流产生

的磁场增强，右侧接收线圈中感应电流的大小增加，所以B对,D错。

13.(2022红桥一模,8)(多选)如图所示,L是电感足够大的线圈,其直流电阻与灯泡的相同,D：和D,是相同的灯泡，若将开关S闭

合,等灯泡亮度稳定后,再断开开关S,则()

A.开关S闭合时,灯泡I),、D：同时亮,然后D,变暗直到不亮,4更亮

B.开关S闭合时，灯泡hD,同时亮,然后D,变暗,D:更亮

C.开关S断开时,灯泡D,随之熄灭,而仄过一会儿才熄灭

D.开关S断开时,灯泡1),随之熄灭,而D,过一会儿才熄灭

答案BD开关S闭合瞬间,因为电感线圈L阻碍电流的增大,电路中相当于两个灯泡串联，所以灯泡D,、火同时亮;之后,电感

线圈I.中的电流逐渐增大,与之并联的灯泡D,中的电流会减小,因为电感线圈L的直流电阻与灯泡的电阻相同,所以,最终L和

口中的电流相等,因此13会变暗，但不会不亮。当灯泡亮度稳定后,电路相当于L和1),并联后再与D」串联此时电路中的总电阻

小于S闭合瞬间的总电阻,干路中的电流增大,庆会更亮，所以A错,B正确。开关S断开时,因灰中没有电流,所以会马上熄灭,

而由于电感线圈L阻碍电流的减小,因此其中的电流会逐渐减小,与之串联的灯泡D中的电流也会逐渐减小，过一会儿才熄灭,

所以C错,D正确。

14.(2021河东二模,10)如图所示,线框由导线组成,cd、ef两边竖直放置且相互平行,导体棒ab水平放置并可沿cd、ef无摩

擦滑动，导体棒ab所在处有垂直线框所在平面向里的匀强磁场且磁感应强度B2=2T,已知ab长L=0.1m,整个电路总电阻R=0.5

。，螺线管横截面积S=0.1在螺线管内有如图所示方向的磁场，其磁感应强度为B„当B,以第=10T/s均匀增大时,导体棒

恰好处于静止状态,g取10m/s2.

ce

xxx

Q--------b

xXX

B2

xXX

xXX

XX/

(1)判断通过导体棒ab的电流I的方向；

(2)求通过导体棒ab的电流I的大小；

(3)求导体棒ab的质量m。

答案⑴从a到b(2)8A(3)0.16kg

解析⑴由左手定则可知,通过导体棒ab的电流方向从a到b

(2)螺线管产生的感应电动势:E=n需=n等S

第8页共12页

通过导体棒ab的电流大小等E

代入数据解得：1=8A

(3)导体棒静止时:F=B』L=mg

代入数据解得：m=0.16kg

15.(2022浙江温州十五校选考模拟,21)如图所示,为磁悬浮列车的原理图,水平地面上有两根很长的平行直导轨PQ和MN,导轨

间有竖直(垂直纸面)方向等间距的匀强磁场B,和B*二者方向相反。导轨上有一个与磁场间距等宽的金属框abed.当匀强磁

场和同时以某一速度沿直轨道向右运动时,金属框也会沿直轨道运动.设金属框ab边长L=1m,匀强磁场的磁感应强度大

小为B,=B2=1T,金属框的质量m=lkg,金属框的电阻为R=2Q,金属框受到的阻力与其速度成正比,即l'=kv,比例系数k=0.5

N•s/mo

(1)若磁场运动速度为v„=5m/s,设在t=0时刻,金属框从如图所示位置起动,求此时金属框运动的加速度大小；

(2)若磁场的运动速度为v°=5m/s时,求金属框的最大速度v,的大小；

⑶金属框要维持最大速度v..=3m/s运动,每秒钟需要消耗多少能量？

：

Pl----------.------------1,-----------!,—111

।~------

••:XX：••；XX1••!xx!••:

,1X,、X1'XX从1；,•1VV1••

•片•：।x气5(।；•A•；।xX*I•与x也给」

----------1_-j------!_1—!——I---------1

l>c”

答案(1)10m/-(2)4m/s(3)5.625J

解析(D当金属框的速度为零时,金属框相对于磁场的速度大小为”,金属框中左右两边都切割磁感线,产生的感应电动势为

E,=2BLv,,其中B=1T

金属框中产生的感应电流

%

金属框受到的安培力

F产2BLL

由牛顿第二定律得R=nia

联立解得a=10m/s2

(2)金属框产生的感应电动势为

E=2BL(v„-v,)

金属框中的感应电流为

RR

金属框受到的安培力为

F=2BIL="*熬如

R

当F=f时金属框速度最大,即F=kv,

代入数据解得v,=4m/s

(3)当金属框以速度'〔匀速运动时,设金属框中感应电流为L,则有2BLL=f

金属框以速度做匀速运动时,克服阻力的功率为

第9页共12页

Pi=fv2

金属框中的热功率为Pk/绷

所以外界在单位时间内需提供的总能量为

E=(P,+P2)t

联立解得E=5.625J

16.(2022广东佛山二模,13)如图是一种矿井直线电机提升系统的原理图,在同一竖直平面的左右两边条形区域内，有垂直平面

向里和向外交替的匀强磁场，每块磁场区域的高度均为L、磁感应强度大小均为B.梯箱左右两边通过绝缘支架均固定有边长

为L、匝数为n、总电阻为R的正方形导线框,线框平面与磁场垂直，上下两边水平。导线框、支架以及梯箱等的总质量为

电机启动后两边磁场均以速度v沿竖直轨道向上匀速运动。忽略一切阻力,梯箱正常运行时防坠落装置与轨道间没有相互作用。

求：

防坠落装置

(1)电机从图示位置启动,此时导线框ABCD

①相对磁场的运动方向;②哪条边会产生感应电动势;③感应电流的方向;

(2)电机刚启动瞬间导线框ABCD所受安培力的大小；

(3)当梯箱以的速度向上运动时的加速度大小。

答案见解析

解析(D导线框相对磁场向下运动

线框中AB边、CD边会产生感应电动势

线框中有逆时针(或ADCBA)方向的感应电流

⑵电机刚启动瞬间导线框中感应电动势大小

E]=2nBLv

感应电流大小

K