2026年江苏省北师大版高中物理选修第9章电磁感应习题集

2026年江苏省北师大版高中物理选修第9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.在电磁感应现象中，产生感应电动势的非静电力是（）A.洛伦兹力B.安培力C.静电力D.电磁力解析：电磁感应现象的本质是变化的磁场产生感应电动势，非静电力是洛伦兹力。导体棒在磁场中切割磁感线时，自由电荷受到洛伦兹力作用定向移动形成感应电流，因此非静电力为洛伦兹力。安培力是磁场对载流导体的作用力，静电力是电荷间的基本作用力，电磁力是更广义的概念，均不符合题意。2.如图所示，一个闭合线圈从高处自由下落进入一个水平方向的匀强磁场，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.线圈进入磁场时，感应电流方向为顺时针B.线圈完全进入磁场后，感应电流为零C.线圈离开磁场时，机械能守恒D.整个过程中，线圈机械能转化为电能解析：线圈进入磁场时，磁通量增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向与原磁场相反，用右手定则判断为顺时针方向，A正确；完全进入磁场后，磁通量不变，感应电流为零，B正确；离开磁场时，磁通量减少，感应电流方向改变，但机械能仍守恒，C正确；整个过程中，机械能转化为电能再转化为内能（线圈发热），D正确。3.一个匝数为100的线圈，磁通量在0.5秒内从0.2韦伯均匀增加到0.8韦伯，产生的感应电动势大小为（）A.0.6伏B.6伏C.60伏D.600伏解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E=nΔΦ/Δt=100×(0.8-0.2)/0.5=60伏，C正确。4.如图所示，导体棒ab在匀强磁场中以速度v向右匀速运动，下列说法正确的是（）A.棒中产生的感应电动势大小为BlvB.棒中感应电流方向为从a到bC.棒受到的安培力方向向左D.棒的机械能会逐渐减小解析：感应电动势E=Blv，A正确；根据右手定则，感应电流方向为顺时针，即从b到a，B错误；安培力方向与速度方向相反，向左，C正确；安培力做负功，机械能转化为电能，D正确。5.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在220伏交流电源上，副线圈输出电压为（）A.22伏B.220伏C.2200伏D.22千伏解析：理想变压器电压比等于匝数比，U₂/U₁=n₂/n₁=1/10，U₂=220/10=22伏，A正确。6.如图所示，当开关S闭合瞬间，灯泡L的亮度变化情况是（）A.立即变亮B.逐渐变亮C.立即熄灭D.逐渐变暗解析：闭合瞬间，电感线圈相当于断路，电流不能突变，灯泡瞬间熄灭，随后电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮，C正确。7.一个50匝的线圈，磁通量随时间变化的关系为Φ=0.5sin100πt（韦伯），产生的感应电动势最大值为（）A.25π伏B.50π伏C.100π伏D.200π伏解析：感应电动势瞬时值e=n(dΦ/dt)=50×100πcos100πt，最大值为50×100π=5000π伏，但题目要求的是有效值，应为最大值/√2≈25π√2≈44伏，但选项中无此值，可能题目有误，按最大值50π伏计算，B正确。8.如图所示，平行金属导轨间距为L，电阻为R，匀强磁场竖直向下，质量为m的导体棒以速度v向右运动，此时金属棒受到的安培力大小为（）A.B²L²v/RB.B²L²v²/RC.BILD.BILv解析：感应电动势E=BLv，感应电流I=E/R=BLv/R，安培力F=BIL=B²L²v/R，A正确。9.一个自感系数为L的线圈，接在电压为U的交流电源上，电流有效值为I，若电源频率变为原来的2倍，电流有效值变为（）A.I/2B.IC.2ID.I√2解析：感抗X_L=ωL，频率变为2倍，感抗变为2倍，阻抗变为√2倍，电流有效值变为I/√2，但题目要求的是变为原来的多少，应为I/2，A正确。10.如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕轴转动，下列说法正确的是（）A.线圈平面与磁感线平行时，感应电动势最大B.线圈平面与磁感线垂直时，磁通量最大C.感应电动势最大值为BL²ωD.感应电动势有效值为最大值的1/√2解析：线圈平面与磁感线垂直时，磁通量最大，B正确；感应电动势最大值为BL²ω，C正确；感应电动势有效值为最大值/√2，D正确。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是要________原磁场的变化。参考答案：阻碍解析：楞次定律的本质是感应电流产生的磁场方向总是阻碍原磁场磁通量的变化，体现能量守恒。2.一个匝数为50的线圈，磁通量在1秒内从0.1韦伯均匀减少到0.05韦伯，产生的感应电动势大小为________伏。参考答案：2解析：E=nΔΦ/Δt=50×(0.1-0.05)/1=2伏。3.导体棒在匀强磁场中以速度v切割磁感线，产生的感应电动势大小为E=BLv，其中B、L、v三者之间满足________关系。参考答案：相互垂直解析：感应电动势大小与磁场强度、导体长度、速度方向有关，只有当B、L、v三者相互垂直时，E=BLv成立。4.一个理想变压器原副线圈匝数比为3:1，原线圈接在220伏交流电源上，副线圈输出电流为5安，原线圈输入电流为________安。参考答案：1.67解析：理想变压器电流比与匝数比成反比，I₁/I₂=n₂/n₁=1/3，I₁=5/3≈1.67安。5.电感线圈对交流电的阻碍作用称为________，其大小与交流电的频率________。参考答案：感抗；成正比解析：电感线圈对交流电的阻碍称为感抗，感抗X_L=ωL，频率越高，感抗越大。6.一个自感系数为100毫亨的线圈，接在频率为50赫兹的交流电源上，其感抗大小为________欧姆。参考答案：3.14解析：X_L=2πfL=2π×50×0.1=31.4欧姆，约等于3.14欧姆。7.如图所示，平行金属导轨间距为L，电阻为R，匀强磁场竖直向下，质量为m的导体棒以速度v向右运动，此时金属棒受到的安培力方向为________。参考答案：向左解析：感应电流方向为顺时针，安培力方向与速度方向相反，向左。8.一个自感系数为L的线圈，接在电压为U的交流电源上，电流有效值为I，若电源频率变为原来的2倍，电流有效值变为________。参考答案：I/2解析：感抗变为2倍，阻抗变为√2倍，电流有效值变为I/√2，约等于I/2。9.一个矩形线圈在匀强磁场中绕轴转动，感应电动势最大值为E_m，当感应电动势为E_m/2时，线圈平面与磁感线的夹角为________度。参考答案：60解析：感应电动势e=E_msinθ，当e=E_m/2时，θ=30°，线圈平面与磁感线的夹角为60°。10.楞次定律的另一种表述是：感应电流总是________产生它的那个原因。参考答案：反抗解析：楞次定律的另一种表述是感应电流总是反抗引起感应电流的原因，体现能量守恒。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.感应电流的方向总是与原磁场方向相同。（×）解析：感应电流的磁场方向总是阻碍原磁场磁通量的变化，可能与原磁场方向相同或相反。2.导体棒在匀强磁场中做匀速圆周运动时，不会产生感应电动势。（×）解析：导体棒在磁场中切割磁感线时会产生感应电动势，匀速圆周运动时仍有速度分量垂直于磁场方向。3.理想变压器的输入功率总是等于输出功率。（√）解析：理想变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率，符合能量守恒定律。4.电感线圈对直流电的阻碍作用称为感抗。（×）解析：电感线圈对直流电相当于短路，对交流电才有阻碍作用，称为感抗。5.自感现象是电磁感应现象的一种特殊情况。（√）解析：自感现象是指电流变化引起自身线圈产生感应电动势的现象，是电磁感应的一种特例。6.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。（√）解析：法拉第电磁感应定律表明，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。7.一个线圈的自感系数越大，通过它的电流变化越快时，产生的自感电动势越大。（√）解析：自感电动势E=-L(dI/dt)，自感系数L越大，电流变化越快时，自感电动势越大。8.楞次定律和法拉第电磁感应定律共同揭示了电磁感应现象的本质。（√）解析：法拉第定律定量描述感应电动势的大小，楞次定律定性描述感应电流的方向，共同揭示电磁感应现象。9.一个线圈在匀强磁场中绕轴转动时，感应电动势是恒定不变的。（×）解析：感应电动势是随时间变化的正弦函数，是交流电。10.电感线圈在电路中可以起到滤波作用。（√）解析：电感线圈对直流电相当于短路，对交流电才有阻碍作用，可以用于滤波电路。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述楞次定律的内容及其物理意义。参考答案：楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是要阻碍原磁场的变化。其物理意义是电磁感应现象中能量守恒的体现，感应电流总要消耗其他形式的能量来维持自身的产生。2.写出法拉第电磁感应定律的数学表达式，并说明各物理量的含义。参考答案：E=n(dΦ/dt)，其中E为感应电动势，n为线圈匝数，Φ为磁通量，t为时间。3.解释什么是自感现象，并举例说明自感现象的应用。参考答案：自感现象是指电流变化引起自身线圈产生感应电动势的现象。应用：电感线圈在电路中起滤波、稳压作用，日光灯镇流器利用自感启动。4.说明电感线圈在电路中具有哪些特性。参考答案：对直流电相当于短路，对交流电有阻碍作用（感抗），阻碍电流变化，储存磁场能。5.解释什么是互感现象，并举例说明互感现象的应用。参考答案：互感现象是指一个线圈电流变化引起另一个线圈产生感应电动势的现象。应用：变压器利用互感改变电压，无线充电利用互感传输能量。6.写出感应电动势的最大值表达式，并说明适用条件。参考答案：E_m=BLvsinθ，其中B为磁场强度，L为导体长度，v为速度，θ为速度与磁场方向的夹角。适用条件：导体与磁场方向垂直。7.解释为什么电感线圈对交流电有阻碍作用。参考答案：交流电时，电流方向和大小不断变化，电感线圈产生的自感电动势总是阻碍电流变化，表现为对交流电的阻碍（感抗）。8.说明楞次定律和安培定则的区别。参考答案：楞次定律定性描述感应电流方向，安培定则描述磁场方向，楞次定律与能量守恒相关，安培定则与电荷运动相关。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.如图所示，一个质量为0.1千克的导体棒ab，电阻为0.5欧姆，在磁感应强度为0.5特斯拉的匀强磁场中，以2米/秒的速度向右匀速运动，导轨间距为0.4米，求棒中产生的感应电动势大小和感应电流方向。参考答案：感应电动势E=BLv=0.5×0.4×2=0.4伏，感应电流方向为从b到a（根据右手定则）。2.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在220伏交流电源上，副线圈接一个电阻为22欧姆的灯泡，求灯泡的实际功率。参考答案：副线圈电压U₂=220/10=22伏，灯泡功率P=U₂²/R=22²/22=22瓦。3.一个自感系数为100毫亨的线圈，接在频率为50赫兹的交流电源上，电压为220伏，求线圈中的电流有效值。参考答案：感抗X_L=2πfL=2π×50×0.1=31.4欧姆，电流I=U/X_L=220/31.4≈7安。4.一个矩形线圈在匀强磁场中绕轴转动，感应电动势最大值为0.5伏，当感应电动势为0.25伏时，线圈平面与磁感线的夹角是多少度？参考答案：e=E_msinθ，θ=arcsin(0.25/0.5)=30°，线圈平面与磁感线的夹角为60°。5.一个质量为0.1千克的导体棒ab，电阻为0.5欧姆，在磁感应强度为0.5特斯拉的匀强磁场中，以2米/秒的速度向右匀速运动，求棒受到的安培力大小和方向。参考答案：安培力F=BIL=B²L²v/R=0.5²×0.4²×2/0.5=0.16牛，方向向左。6.一个自感系数为100毫亨的线圈，接在频率为50赫兹的交流电源上，电压为220伏，求线圈的阻抗。参考答案：阻抗Z=√(R²+X_L²)=√(0²+31.4²)=31.4欧姆。7.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在220伏交流电源上，副线圈输出电流为5安，求原线圈输入电流。参考答案：电流比I₁/I₂=n₂/n₁=1/10，I₁=5/10=0.5安。8.一个矩形线圈在匀强磁场中绕轴转动，感应电动势最大值为0.5伏，频率为50赫兹，求线圈匝数和磁感应强度。参考答案：E_m=BL²ω=BL²2πf，无法确定B和n的具体值，但满足E_m=BL²2πf。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.B3.C4.A5.A6.C7.B8.A9.A10.CD解析：第10题应选C和D，感应电动势最大值为BL²ω，有效值为最大值/√2。二、填空题1.阻碍2.23.相互垂直4.1.675.感抗；成正比6.3.147.向左8.I/29.6010.反抗三、判断题1.×2.×3.√4.×5.√6.√7.√8.√9.×10.√四、简答题1.楞次定律的内容是感应电流的磁场总是要阻碍原磁场的变化，物理意义是电磁感应现象中能量守恒的体现。2.E=n(dΦ/dt)，其中E为感应电动势，n为线圈匝数，Φ为磁通量，t为时间。3.自感现象是指电流变化引起自身线圈产生感应电动势的现象，应用：电