2026年陕西省人教版高二物理选修三第四章电磁感应习题集

2026年陕西省人教版高二物理选修三第四章电磁感应习题集一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在一个变化的磁场中，闭合线圈中产生感应电流的关键条件是（）A.磁场强度的大小发生变化B.线圈所围面积内的磁通量发生变化C.磁场方向发生改变D.线圈匝数增加时产生的感应电动势增大解析：感应电流产生的条件是闭合回路中存在感应电动势，而感应电动势的产生源于磁通量的变化。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。选项A中，仅磁场强度变化未必导致磁通量变化（若线圈面积不变）；选项C中，磁场方向改变可能使磁通量不变（如平行时）；选项D中，匝数增加会增大电动势但非产生条件。正确选项需同时满足回路闭合与磁通量变化，故选B。2.如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈平面与磁感线平行时，下列说法正确的是（）A.穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零B.穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最大C.穿过线圈的磁通量变化最快，感应电动势为零D.穿过线圈的磁通量变化最慢，感应电动势最大解析：当线圈平面与磁感线平行时，磁通量Φ=BSsinθ=0（θ为磁场与线圈平面的夹角），此时磁通量变化率dΦ/dt最大，根据ε=n(dΦ/dt)可知感应电动势最大。选项B正确，其他选项中A、C、D的描述均与物理规律矛盾。3.一个质量为m、电阻为R的金属环从高h处自由下落进入一个水平方向的匀强磁场，磁场区域足够大且方向竖直向上。若环的直径始终与磁感线垂直，则下列说法正确的是（）A.环进入磁场时机械能守恒B.环在磁场中做匀速运动C.环落地前速度可能大于自由落体速度D.环受到的磁场力始终等于重力解析：环进入磁场时，切割磁感线产生感应电流，机械能转化为电能，机械能不守恒（A错）；若环完全在磁场中运动，则不受洛伦兹力影响，仅受重力和安培力，安培力随电流变化，速度逐渐稳定（B错）；环落地前若速度v足够大，产生的感应电动势ε=BLv，电流I=ε/R，安培力F=BIl=BL²v/R，可能大于重力（C对）；磁场力与重力平衡时速度恒定，但非始终平衡（D错）。4.如图所示，两根平行长直导线分别通有大小相等方向相反的电流，一个矩形导线框从两导线正中间位置水平向右匀速通过。下列说法正确的是（）A.线框进入两导线之间时感应电流方向为顺时针B.线框完全离开两导线时感应电流方向为逆时针C.线框在两导线之间运动时受到的安培力方向始终向左D.线框在两导线之间运动时受到的合力始终为零解析：根据右手定则，两导线在左侧产生向下的磁场，右侧产生向上的磁场。线框进入时，左侧磁通量增加（向下），右侧减少（向上），总磁通量变化等效为向下增加，根据楞次定律感应电流方向为顺时针（A对）；线框离开时，左侧磁通量减少，右侧增加，总变化等效为向下减少，感应电流方向为逆时针（B对）；安培力方向与电流方向和磁场方向有关，非始终向左（C错）；线框受安培力与重力平衡，但非始终合力为零（D错）。5.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的竖直向上的匀强磁场区域。若磁感应强度为B，则下列说法正确的是（）A.线框进入过程中产生的感应电流大小为BL²/RB.线框进入过程中受到的安培力大小为B²L²v/RC.线框完全进入磁场后感应电流立即消失D.线框进入过程中机械能逐渐转化为电能解析：线框进入过程中，感应电动势ε=BLv，感应电流I=ε/R=BLv/R，选项A错误；安培力F=BIa=BI(L/2)=B²L²v/(2R)，选项B错误；完全进入后仍有磁通量变化，感应电流不消失（C错）；安培力做负功，机械能转化为电能（D对）。6.如图所示，一个U形导线框固定在水平面上，右端连接一个电阻R，左端放置一个质量为m的金属棒，与导线框接触良好且无摩擦。现用水平恒力F向右拉金属棒，使其以速度v匀速运动。若金属棒电阻为r，导线框电阻不计，则下列说法正确的是（）A.金属棒产生的感应电动势为FlvB.金属棒受到的安培力大小为F/2C.电阻R消耗的功率为(F²l²)/(4R)D.外力F做的功等于金属棒产生的热量解析：感应电动势ε=BLv（假设B竖直向上），非Flv（A错）；安培力F安=BIL=B²L²v/(r+R)，与F关系不确定（B错）；电阻R消耗功率P=I²R=(B²L²v)/(r+R)²×R，非(F²l²)/(4R)（C错）；外力做功等于系统总能量变化，非仅等于热量（D错）。7.一个螺线管中通有变化的电流，在其附近放置一个闭合的金属环。下列说法正确的是（）A.若螺线管电流增大，金属环中一定产生顺时针方向的感应电流B.若金属环电阻增大，感应电动势一定减小C.若螺线管与金属环磁芯相连，感应电流可能为零D.若螺线管电流变化率增大，金属环中产生的热量一定增加解析：感应电流方向取决于磁通量变化方向，非电流方向（A错）；感应电动势由磁通量变化率决定，与电阻无关（B错）；若磁芯导磁率极高，金属环中磁通量几乎不变，感应电流为零（C对）；热量与电流平方和通电时间有关，非仅与变化率（D错）。8.如图所示，一个平行板电容器与一个自感线圈串联接在直流电源上，开关S闭合时电路稳定。若突然断开开关，则下列说法正确的是（）A.电容器上电压立即变为零B.自感线圈中产生顺时针方向的感应电流C.电容器放电过程中，电流方向与原方向相同D.自感线圈两端电压始终为零解析：断开瞬间，电容器电压保持不变（C对）；电流方向由电容器极性决定，与原方向相反（B错）；自感线圈两端电压为ε自感=LI，非零（D错）；电容器电压非立即为零（A错）。9.一个面积为S的矩形线圈，电阻为R，以角速度ω绕垂直于磁感线的轴转动，匀强磁场磁感应强度为B。若线圈平面与磁感线夹角为θ，则下列说法正确的是（）A.感应电动势最大值为BSωsinθB.感应电流有效值等于最大值除以√2C.当θ=90°时，线圈受到的安培力最大D.当θ=0°时，线圈产生的热量功率最大解析：感应电动势最大值εmax=BSω，与θ无关（A错）；感应电流有效值Ieff=εmax/(R√2)=BSω/(R√2)，非最大值除以√2（B错）；安培力与电流和磁场方向有关，θ=90°时电流最大但非安培力最大（C错）；θ=0°时感应电动势最大，热量功率最大（D对）。10.如图所示，一个U形导线框固定在水平面上，右端连接一个电阻R，左端放置一个质量为m的金属棒，与导线框接触良好且无摩擦。现用水平恒力F向右拉金属棒，使其以速度v匀速运动。若金属棒电阻为r，导线框电阻不计，则下列说法正确的是（）A.金属棒产生的感应电动势为FlvB.金属棒受到的安培力大小为F/2C.电阻R消耗的功率为(F²l²)/(4R)D.外力F做的功等于金属棒产生的热量解析：感应电动势ε=BLv（假设B竖直向上），非Flv（A错）；安培力F安=BIL=B²L²v/(r+R)，与F关系不确定（B错）；电阻R消耗功率P=I²R=(B²L²v)/(r+R)²×R，非(F²l²)/(4R)（C错）；外力做功等于系统总能量变化，非仅等于热量（D错）。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的竖直向上的匀强磁场区域。若磁感应强度为B，则线框进入过程中产生的感应电流大小为________，方向为________（从上往下看）。参考答案：BLv/R，逆时针解析：感应电动势ε=BLv，电流I=ε/R=BLv/R，根据楞次定律，感应电流产生的磁场阻碍原磁场增加，方向为逆时针。2.一个质量为m、电阻为R的金属环从高h处自由下落进入一个水平方向的匀强磁场，磁场区域足够大且方向竖直向上。若环的直径始终与磁感线垂直，则环落地前速度可能大于自由落体速度的条件是________。参考答案：环的直径足够大或磁场足够强解析：当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。3.如图所示，两根平行长直导线分别通有大小相等方向相反的电流，一个矩形导线框从两导线正中间位置水平向右匀速通过。当线框完全在两导线之间时，受到的安培力合力方向为________，大小为________（设导线间距为l，电流为I，导线框长为L）。参考答案：向右，BILl/2解析：左侧导线产生向右的磁场，右侧导线产生向左的磁场，线框左侧受向右的安培力F左=BILL/2，右侧受向左的安培力F右=BIL(L/2)/2，合力F=(BILL/2-BIL(L/2)/2)=BILl/2。4.一个螺线管中通有变化的电流，在其附近放置一个闭合的金属环。若螺线管电流变化率为ΔI/Δt，金属环电阻为r，则金属环中产生的感应电动势大小为________，感应电流大小为________。参考答案：μ₀n²AΔI/Δt，μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt解析：感应电动势ε=μ₀n²AΔI/Δt，感应电流I=ε/r+r'=μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt（r'为螺线管内磁导率）。5.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的竖直向上的匀强磁场区域。若磁感应强度为B，则线框进入过程中受到的安培力大小为________，方向为________（从左往右看）。参考答案：B²L²v/(2R)，向左解析：安培力F=BIL=B²L²v/(2R)，方向与速度方向相反（向左）。6.如图所示，一个平行板电容器与一个自感线圈串联接在直流电源上，开关S闭合时电路稳定。若突然断开开关，则电容器上电压为________，自感线圈中产生的感应电动势大小为________（设原电流为I）。参考答案：电源电压，LI解析：断开瞬间电容器电压保持不变，为电源电压；自感电动势ε=LI。7.一个面积为S的矩形线圈，电阻为R，以角速度ω绕垂直于磁感线的轴转动，匀强磁场磁感应强度为B。若线圈平面与磁感线夹角为θ，则感应电动势瞬时值为________，有效值为________。参考答案：BSωsinθ，BSω/√2解析：瞬时值ε=BSωsinωt，有效值Ieff=BSω/(R√2)。8.一个质量为m、电阻为R的金属环从高h处自由下落进入一个水平方向的匀强磁场，磁场区域足够大且方向竖直向上。若环的直径始终与磁感线垂直，则环落地时速度小于自由落体速度的条件是________。参考答案：环的直径足够大或磁场足够强解析：当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。9.如图所示，两根平行长直导线分别通有大小相等方向相反的电流，一个矩形导线框从两导线正中间位置水平向右匀速通过。当线框完全在两导线之间时，受到的安培力合力方向为________，大小为________（设导线间距为l，电流为I，导线框长为L）。参考答案：向右，BILl/2解析：左侧导线产生向右的磁场，右侧导线产生向左的磁场，线框左侧受向右的安培力F左=BILL/2，右侧受向左的安培力F右=BIL(L/2)/2，合力F=(BILL/2-BIL(L/2)/2)=BILl/2。10.一个螺线管中通有变化的电流，在其附近放置一个闭合的金属环。若螺线管电流变化率为ΔI/Δt，金属环电阻为r，则金属环中产生的感应电动势大小为________，感应电流大小为________。参考答案：μ₀n²AΔI/Δt，μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt解析：感应电动势ε=μ₀n²AΔI/Δt，感应电流I=ε/r+r'=μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt（r'为螺线管内磁导率）。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化。（×）解析：根据楞次定律，感应电流产生的磁场阻碍原磁场变化，非总是。若原磁场增强，感应电流产生反向磁场；若原磁场减弱，感应电流产生同向磁场。2.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的竖直向上的匀强磁场区域。若磁感应强度为B，则线框进入过程中产生的感应电流大小为BL²/R。（×）解析：感应电动势ε=BLv，感应电流I=ε/R=BLv/R，非BL²/R。3.一个质量为m、电阻为R的金属环从高h处自由下落进入一个水平方向的匀强磁场，磁场区域足够大且方向竖直向上。若环的直径始终与磁感线垂直，则环落地前速度可能大于自由落体速度。（√）解析：当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。4.如图所示，两根平行长直导线分别通有大小相等方向相反的电流，一个矩形导线框从两导线正中间位置水平向右匀速通过。当线框完全在两导线之间时，受到的安培力合力方向为向右，大小为BILl/2。（√）解析：左侧导线产生向右的磁场，右侧导线产生向左的磁场，线框左侧受向右的安培力F左=BILL/2，右侧受向左的安培力F右=BIL(L/2)/2，合力F=(BILL/2-BIL(L/2)/2)=BILl/2。5.一个螺线管中通有变化的电流，在其附近放置一个闭合的金属环。若螺线管电流变化率为ΔI/Δt，金属环电阻为r，则金属环中产生的感应电动势大小为μ₀n²AΔI/Δt。（√）解析：感应电动势ε=μ₀n²AΔI/Δt，与金属环电阻无关。6.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的竖直向上的匀强磁场区域。若磁感应强度为B，则线框进入过程中受到的安培力大小为B²L²v/(2R)，方向为向左。（√）解析：安培力F=BIL=B²L²v/(2R)，方向与速度方向相反（向左）。7.如图所示，一个平行板电容器与一个自感线圈串联接在直流电源上，开关S闭合时电路稳定。若突然断开开关，则电容器上电压立即变为零。（×）解析：断开瞬间电容器电压保持不变，为电源电压。8.一个面积为S的矩形线圈，电阻为R，以角速度ω绕垂直于磁感线的轴转动，匀强磁场磁感应强度为B。若线圈平面与磁感线夹角为θ，则感应电动势瞬时值为BSωsinθ，有效值为BSω/√2。（√）解析：瞬时值ε=BSωsinωt，有效值Ieff=BSω/(R√2)。9.一个质量为m、电阻为R的金属环从高h处自由下落进入一个水平方向的匀强磁场，磁场区域足够大且方向竖直向上。若环的直径始终与磁感线垂直，则环落地时速度小于自由落体速度的条件是环的直径足够大或磁场足够强。（√）解析：当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。10.如图所示，两根平行长直导线分别通有大小相等方向相反的电流，一个矩形导线框从两导线正中间位置水平向右匀速通过。当线框完全在两导线之间时，受到的安培力合力方向为向右，大小为BILl/2。（√）解析：左侧导线产生向右的磁场，右侧导线产生向左的磁场，线框左侧受向右的安培力F左=BILL/2，右侧受向左的安培力F右=BIL(L/2)/2，合力F=(BILL/2-BIL(L/2)/2)=BILl/2。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述法拉第电磁感应定律的内容及其物理意义。参考答案：法拉第电磁感应定律指出，闭合回路中产生的感应电动势的大小，等于穿过该回路的磁通量变化率的绝对值。其物理意义是揭示了磁能与电能相互转化的规律，是发电机、变压器等设备的工作基础。2.简述楞次定律的内容及其应用条件。参考答案：楞次定律指出，感应电流的方向总是要使得它产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。应用条件是闭合回路中存在磁通量变化。3.简述自感现象的原理及其应用。参考答案：自感现象是指电流变化时，线圈自身产生的感应电动势阻碍电流变化的现象。应用包括镇流器、继电器等。4.简述涡流现象的原理及其危害与利用。参考答案：涡流现象是指变化的磁场在导体中产生闭合的感应电流。危害包括发热损耗，利用包括电磁炉、感应加热等。5.简述交流发电机的工作原理。参考答案：交流发电机通过线圈在磁场中旋转，切割磁感线产生感应电动势，输出交流电。6.简述变压器的工作原理。参考答案：变压器通过原副线圈磁通量的耦合，实现电压的升高或降低。7.简述电磁阻尼的原理及其应用。参考答案：电磁阻尼是指导体在磁场中运动时产生的感应电流与磁场相互作用，产生阻碍运动的力。应用包括电磁制动器等。8.简述电磁感应现象的数学表达式。参考答案：感应电动势ε=n(dΦ/dt)，其中n为匝数，Φ为磁通量。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的竖直向上的匀强磁场区域。若磁感应强度为B，求线框进入过程中产生的感应电流大小和方向。参考答案：感应电动势ε=BLv，感应电流I=ε/R=BLv/R，方向为逆时针（从上往下看）。2.一个质量为m、电阻为R的金属环从高h处自由下落进入一个水平方向的匀强磁场，磁场区域足够大且方向竖直向上。若环的直径始终与磁感线垂直，求环落地前速度可能大于自由落体速度的条件。参考答案：当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。3.如图所示，两根平行长直导线分别通有大小相等方向相反的电流，一个矩形导线框从两导线正中间位置水平向右匀速通过。当线框完全在两导线之间时，求受到的安培力合力方向和大小（设导线间距为l，电流为I，导线框长为L）。参考答案：合力方向向右，大小为BILl/2。4.一个螺线管中通有变化的电流，在其附近放置一个闭合的金属环。若螺线管电流变化率为ΔI/Δt，金属环电阻为r，求金属环中产生的感应电动势大小和感应电流大小。参考答案：感应电动势ε=μ₀n²AΔI/Δt，感应电流I=ε/r=μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt（r'为螺线管内磁导率）。5.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的竖直向上的匀强磁场区域。若磁感应强度为B，求线框进入过程中受到的安培力大小和方向。参考答案：安培力F=B²L²v/(2R)，方向向左。6.如图所示，一个平行板电容器与一个自感线圈串联接在直流电源上，开关S闭合时电路稳定。若突然断开开关，求电容器上电压和自感线圈中产生的感应电动势大小。参考答案：电容器上电压为电源电压，自感电动势ε=LI。7.一个面积为S的矩形线圈，电阻为R，以角速度ω绕垂直于磁感线的轴转动，匀强磁场磁感应强度为B。若线圈平面与磁感线夹角为θ，求感应电动势瞬时值和有效值。参考答案：瞬时值ε=BSωsinωt，有效值Ieff=BSω/(R√2)。8.一个质量为m、电阻为R的金属环从高h处自由下落进入一个水平方向的匀强磁场，磁场区域足够大且方向竖直向上。若环的直径始终与磁感线垂直，求环落地时速度小于自由落体速度的条件。参考答案：当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。【标准答案及解析】一、单项选择题1.B2.B3.C4.B5.D6.D7.C8.C9.D10.D解析：2.磁通量变化是产生感应电流的关键，仅磁场强度变化未必导致磁通量变化。3.线框平面与磁感线平行时，磁通量最小，变化率最大，感应电动势最大。4.安培力与电流和磁场方向有关，非始终等于重力。5.线框完全在两导线之间时，左侧受向右的安培力，右侧受向左的安培力，合力向右。6.线框进入过程中，磁通量变化，产生感应电流，机械能转化为电能。7.安培力与电流和磁场方向有关，非始终等于外力的一半。8.感应电流方向取决于磁通量变化方向，非电流方向。9.断开瞬间电容器电压保持不变，自感线圈产生感应电动势。10.感应电动势最大值与线圈面积和角速度有关，与夹角无关。11.安培力与电流和磁场方向有关，非始终等于外力的一半。二、填空题1.BLv/R，逆时针2.环的直径足够大或磁场足够强3.向右，BILl/24.μ₀n²AΔI/Δt，μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt5.B²L²v/(2R)，向左6.电源电压，LI7.BSωsinθ，BSω/√28.环的直径足够大或磁场足够强9.向右，BILl/210.μ₀n²AΔI/Δt，μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt解析：11.感应电动势ε=BLv，电流I=ε/R=BLv/R，方向为逆时针。12.当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。13.左侧导线产生向右的磁场，右侧导线产生向左的磁场，线框左侧受向右的安培力F左=BILL/2，右侧受向左的安培力F右=BIL(L/2)/2，合力F=(BILL/2-BIL(L/2)/2)=BILl/2。14.感应电动势ε=μ₀n²AΔI/Δt，感应电流I=ε/r+r'=μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt（r'为螺线管内磁导率）。15.安培力F=B²L²v/(2R)，方向与速度方向相反（向左）。16.断开瞬间电容器电压保持不变，为电源电压；自感电动势ε=LI。17.感应电动势瞬时值ε=BSωsinωt，有效值Ieff=BSω/(R√2)。18.当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。19.左侧导线产生向右的磁场，右侧导线产生向左的磁场，线框左侧受向右的安培力F左=BILL/2，右侧受向左的安培力F右=BIL(L/2)/2，合力F=(BILL/2-BIL(L/2)/2)=BILl/2。20.感应电动势ε=μ₀n²AΔI/Δt，感应电流I=ε/r+r'=μ₀n²AΔI/(r+r')/Δt（r'为螺线管内磁导率）。三、判断题1.×22.×23.√24.√25.√26.√27.×28.√29.√30.√解析：2.感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化，非总是。3.感应电动势ε=BLv，感应电流I=ε/R=BLv/R，非BL²/R。4.当安培力F=BIl=B²L²v/(2R)大于重力mg时，环减速过程可能使速度小于自由落体速度；若F始终小于mg，则v=g/tan(θ)，θ为磁场与重力夹角，可能大于g。5.左侧导线产生向右的磁场，右侧导线产生向左的磁场，线框左侧受向右的安培力F左=BILL/2，右侧受向左的安培力F右=BIL(L/2)/2，合力F=(BILL/2-BIL(L/2)/2)=BILl/2。6.感应电动势ε=μ₀n²AΔI/Δt，与金属环电阻无关