2026年江苏省北师大版高中物理选修第4章电磁感应习题集

2026年江苏省北师大版高中物理选修第4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导体切割磁感线或磁通量变化时，导体内的自由电荷受到非静电力作用而定向移动，形成感应电流。这个非静电力正是洛伦兹力，即磁场对运动电荷的作用力。安培力是磁场对载流导线的作用力，静电力是电荷间的相互作用力，电磁力是更广泛的概念。因此正确选项为A。2.如图所示，一个闭合线圈放置在变化的磁场中，当磁感应强度B随时间均匀增大时，下列说法正确的是（）A.线圈内产生顺时针方向的感应电流B.线圈内产生逆时针方向的感应电流C.线圈内没有感应电动势D.线圈内感应电动势大小与磁感应强度变化率成正比解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为E=nΔΦ/Δt，其中ΔΦ是磁通量的变化量。当B均匀增大时，ΔΦ>0，因此E>0。根据楞次定律，感应电流的方向总是阻碍磁通量的变化，即感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反。若原磁场方向垂直纸面向外，则感应电流应产生垂直纸面向内的磁场，即逆时针方向。选项B正确。同时，根据法拉第定律，E与ΔB/Δt成正比，选项D也正确，但题目要求单选，故优先选择楞次定律的定性判断。3.一个边长为L的正方形导线框，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。下列哪个图像能正确表示线框中感应电流随时间变化的规律？（磁场强度为B）A.B.C.D.解析：当线框进入磁场时，磁通量开始变化，产生感应电流。进入过程中，磁通量线性增加，感应电流大小与磁通量变化率成正比。当线框完全进入磁场后，磁通量不再变化，感应电流为零。当线框离开磁场时，磁通量再次变化，但方向相反，感应电流方向也相反。因此正确图像应先线性增加，后突然变为零，再线性减小至零。选项C符合这一规律。4.如图所示，一个U形导线框放置在水平面上，右端连接一个电阻R。当条形磁铁的N极竖直向下快速插入线框时，下列说法正确的是（）A.线框中产生顺时针方向的感应电流B.线框中产生逆时针方向的感应电流C.磁铁受到向右的安培力D.磁铁受到向左的安培力解析：根据楞次定律，磁铁插入时，穿过线框的磁通量增加，感应电流产生的磁场方向应阻碍这种增加，即感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反。若原磁场方向向下，则感应电流产生的磁场方向向上。根据右手定则，感应电流方向为顺时针。同时，根据安培力定律，感应电流受到的安培力方向与磁场方向垂直，且阻碍磁铁的运动，即磁铁受到向左的安培力。选项D正确。5.一个面积为S的矩形导线框，以角速度ω绕垂直于磁场的轴匀速转动，置于磁感应强度为B的匀强磁场中。当线框平面与磁场方向夹角为θ时，下列说法正确的是（）A.感应电动势大小为BSωB.感应电动势大小为BSωsinθC.感应电动势大小为BSωcosθD.感应电动势大小为BSω²sinθ解析：根据交流发电机原理，感应电动势瞬时值为e=BSLvsinωt，其中v是导线切割磁感线的速度。当线框平面与磁场方向夹角为θ时，v=ωL/2，感应电动势最大值为Em=BSωL/2。但更准确的表达应为e=BSωsinθ，因为磁通量变化率与夹角余弦成正比。选项B正确。6.如图所示，一个平行板电容器与一个线圈串联，当电容器充电后断开开关，下列说法正确的是（）A.电容器两极板间产生感应电动势B.线圈中产生感应电流C.电容器两极板间电压保持不变D.线圈中产生变化的电场解析：断开开关后，电容器通过线圈放电，形成振荡电流。根据法拉第电磁感应定律，变化的电流产生变化的磁场，进而在线圈中产生感应电动势。因此线圈中产生感应电流，选项B正确。电容器电压会周期性变化，选项C错误。线圈中产生的是变化的磁场，而非电场，选项D错误。7.一个无限长直导线通有变化的电流，在其附近放置一个矩形导线框。当电流变化率增大时，下列说法正确的是（）A.线框中感应电动势增大B.线框中感应电流方向改变C.线框受到的安培力增大D.线框受到的力矩增大解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与电流变化率成正比，即ΔI/Δt增大时，感应电动势增大，选项A正确。感应电流方向由楞次定律决定，与电流变化率方向无关，选项B错误。线框受到的安培力与电流和磁场强度有关，但题目未给出具体数值，无法判断，选项C不确定。力矩与安培力和力臂有关，同样无法判断，选项D不确定。8.如图所示，一个导体棒ab在导轨上以速度v向右匀速运动，导轨与水平面夹角为α。当导轨间存在匀强磁场B时，下列说法正确的是（）A.导体棒中产生大小为BLvsinα的感应电动势B.导体棒中产生大小为BLvcosα的感应电动势C.导体棒受到的安培力大小为BILsinαD.导体棒受到的安培力方向水平向左解析：导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E=BLvsinθ，其中θ是速度方向与磁场方向的夹角。在本题中，速度方向与导轨的夹角为90°-α，因此θ=α，感应电动势大小为BLvsinα，选项A正确。选项B错误，因为cosα对应的是速度方向与磁场方向的夹角。导体棒受到的安培力大小为F=BILsinα，但I=E/R，因此F=B²L²vsinα/R，选项C错误。安培力方向垂直于速度方向和磁场方向，即沿导轨向上，选项D错误。9.一个螺线管与一个平行板电容器串联，当螺线管中电流突然减小时，下列说法正确的是（）A.电容器两极板间产生感应电动势B.电容器两极板间电压升高C.电容器开始充电D.电容器两极板间电压降低解析：螺线管电流变化时，其产生的磁场变化，导致电容器两极板间产生感应电动势。根据楞次定律，感应电流的方向阻碍原电流的减小，即电容器开始充电，选项C正确。充电过程中，电容器电压逐渐升高，选项B正确。但题目要求单选，因此选项C更直接反映物理过程。10.如图所示，一个导体环放置在变化的磁场中，当磁感应强度B随时间均匀减小时，下列说法正确的是（）A.环中产生顺时针方向的感应电流B.环中产生逆时针方向的感应电流C.环中感应电动势大小与磁感应强度变化率成正比D.环中感应电流方向与原磁场方向相同解析：根据楞次定律，磁感应强度减小时，感应电流产生的磁场方向应阻碍这种减小，即感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。若原磁场方向垂直纸面向外，则感应电流方向为逆时针，选项B正确。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小与磁感应强度变化率成正比，选项C正确。但题目要求单选，因此选项B更直接反映楞次定律的定性判断。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，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。当线框进入磁场一半时，感应电动势大小为______，感应电流方向为______。参考答案：BLv；逆时针解析：进入一半时，有效切割长度为L/2，感应电动势为E=BLv/2。根据楞次定律，感应电流方向为逆时针。2.一个面积为S的矩形导线框，以角速度ω绕垂直于磁场的轴匀速转动，置于磁感应强度为B的匀强磁场中。当线框平面与磁场方向夹角为60°时，感应电动势瞬时值为______。参考答案：BSωcos60°解析：瞬时电动势e=BSωsinωt，当θ=60°时，e=BSωcos60°。3.一个无限长直导线通有变化的电流，在其附近放置一个矩形导线框。当电流变化率增大一倍时，线框中感应电动势大小将______，感应电流大小将______。参考答案：增大一倍；增大一倍解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与电流变化率成正比，感应电流与电动势成正比（忽略电阻变化）。4.一个导体棒ab在导轨上以速度v向右匀速运动，导轨与水平面夹角为α。当导轨间存在匀强磁场B时，导体棒中产生大小为BLvsinα的感应电动势，此时导体棒受到的安培力大小为______。参考答案：B²L²vsinα/R解析：感应电流I=BLvsinα/R，安培力F=BILsinα=B²L²vsin²α/R。5.一个螺线管与一个平行板电容器串联，当螺线管中电流突然减小时，电容器两极板间电压将______，电容器将______。参考答案：升高；开始充电解析：电流变化导致磁场变化，产生感应电动势，电容器开始充电，电压升高。6.一个导体环放置在变化的磁场中，当磁感应强度B随时间均匀减小时，环中产生大小为______的感应电动势，感应电流方向为______。参考答案：kΔB/Δt；与原磁场方向相同解析：感应电动势E=kΔB/Δt（k为常数），根据楞次定律，感应电流方向与原磁场方向相同。7.如图所示，一个导体棒ab在导轨上以速度v向右匀速运动，导轨与水平面夹角为α。当导轨间存在匀强磁场B时，导体棒受到的安培力方向为______，大小为______。参考答案：沿导轨向上；B²L²vsinα/R解析：安培力方向垂直于速度方向和磁场方向，即沿导轨向上。大小为B²L²vsinα/R。8.一个螺线管与一个平行板电容器串联，当螺线管中电流突然减小时，线圈中产生______，电容器两极板间电压将______。参考答案：变化的磁场；升高解析：电流变化产生变化的磁场，导致电容器电压升高。9.一个导体环放置在变化的磁场中，当磁感应强度B随时间均匀减小时，环中产生______的感应电动势，感应电流方向为______。参考答案：kΔB/Δt；与原磁场方向相同解析：感应电动势E=kΔB/Δt，感应电流方向与原磁场方向相同。10.一个边长为L的正方形导线框，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。当线框完全进入磁场后，感应电动势大小为______，感应电流方向为______。参考答案：0；无解析：磁通量不再变化，感应电动势为零。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。参考答案：正确解析：根据法拉第电磁感应定律，E=nΔΦ/Δt，感应电动势大小与磁通量变化率成正比。2.楞次定律可以用来判断感应电流的方向，也可以用来判断感应电动势的方向。参考答案：正确解析：楞次定律描述的是感应电流的磁场方向，与感应电动势方向一致。3.导体棒在磁场中切割磁感线时，产生的感应电动势大小为E=BLvsinθ，其中θ是速度方向与磁场方向的夹角。参考答案：正确解析：这是导体切割磁感线时感应电动势的计算公式。4.一个螺线管与一个平行板电容器串联，当螺线管中电流突然减小时，电容器两极板间电压将降低。参考答案：错误解析：电流变化导致磁场变化，产生感应电动势，电容器开始充电，电压升高。5.一个导体环放置在变化的磁场中，当磁感应强度B随时间均匀减小时，环中产生大小为kΔB/Δt的感应电动势，感应电流方向与原磁场方向相同。参考答案：正确解析：根据法拉第电磁感应定律和楞次定律，感应电动势大小为kΔB/Δt，感应电流方向与原磁场方向相同。6.导体棒在导轨上运动时，产生的感应电动势大小与导轨的长度成正比。参考答案：正确解析：E=BLvsinθ，其中L是导轨的长度。7.一个螺线管与一个平行板电容器串联，当螺线管中电流突然减小时，线圈中产生变化的电场。参考答案：错误解析：电流变化产生变化的磁场，而非电场。8.一个导体环放置在变化的磁场中，当磁感应强度B随时间均匀减小时，环中产生大小为kΔB/Δt的感应电动势，感应电流方向与原磁场方向相反。参考答案：错误解析：感应电流方向与原磁场方向相同。9.导体棒在导轨上运动时，产生的感应电动势大小与磁感应强度成正比。参考答案：正确解析：E=BLvsinθ，其中B是磁感应强度。10.一个边长为L的正方形导线框，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。当线框进入磁场一半时，感应电动势大小为BLv/2。参考答案：正确解析：进入一半时，有效切割长度为L/2，感应电动势为E=BLv/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。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，等于穿过该回路磁通量变化率的绝对值。数学表达式为E=nΔΦ/Δt。2.简述楞次定律的内容。参考答案：楞次定律指出，感应电流的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。具体来说，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反（磁通量增加时），或相同（磁通量减小时）。3.简述交流发电机的工作原理。参考答案：交流发电机利用电磁感应现象产生交流电。当导体线圈在磁场中匀速转动时，线圈切割磁感线，产生感应电动势。由于线圈转动，感应电动势方向周期性变化，形成交流电。4.简述变压器的工作原理。参考答案：变压器利用电磁感应现象改变交流电压。原线圈接交流电源时，产生变化的磁场，导致副线圈中产生感应电动势，从而改变电压。电压比与线圈匝数比成正比。5.简述电磁阻尼现象的原理。参考答案：当导体在磁场中运动时，切割磁感线产生感应电流。感应电流受到的安培力与运动方向相反，阻碍导体运动，这种现象称为电磁阻尼。6.简述自感现象的原理。参考答案：当导体线圈中电流变化时，其产生的磁场也发生变化，导致线圈自身产生感应电动势。这种现象称为自感现象。自感电动势的大小与电流变化率成正比。7.简述互感现象的原理。参考答案：当一个线圈中电流变化时，其产生的磁场也发生变化，导致另一个靠近的线圈中产生感应电动势。这种现象称为互感现象。互感电动势的大小与电流变化率成正比。8.简述电磁感应现象的应用。参考答案：电磁感应现象广泛应用于日常生活和工业生产中，例如发电机、变压器、感应炉、无线充电等。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.如图所示，一个边长为L的正方形导线框，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。当线框进入磁场一半时，求感应电动势大小和方向。参考答案：感应电动势大小为BLv/2，方向为逆时针。解析：进入一半时，有效切割长度为L/2，感应电动势为E=BLv/2。根据楞次定律，感应电流方向为逆时针。2.如图所示，一个面积为S的矩形导线框，以角速度ω绕垂直于磁场的轴匀速转动，置于磁感应强度为B的匀强磁场中。当线框平面与磁场方向夹角为60°时，求感应电动势瞬时值。参考答案：感应电动势瞬时值为BSωcos60°。解析：瞬时电动势e=BSωsinωt，当θ=60°时，e=BSωcos60°。3.如图所示，一个无限长直导线通有变化的电流I，在其附近放置一个矩形导线框。当电流变化率ΔI/Δt为常数时，求线框中感应电动势大小。参考答案：感应电动势大小为μ₀nL²ΔI/2dΔt，其中μ₀为真空磁导率，n为螺线管匝数，L为螺线管长度，d为螺线管与导线距离。解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与电流变化率成正比。4.如图所示，一个导体棒ab在导轨上以速度v向右匀速运动，导轨与水平面夹角为α。当导轨间存在匀强磁场B时，求导体棒受到的安培力大小和方向。参考答案：安培力大小为B²L²vsinα/R，方向沿导轨向上。解析：感应电流I=BLvsinα/R，安培力F=BILsinα=B²L²vsin²α/R，方向沿导轨向上。5.如图所示，一个螺线管与一个平行板电容器串联，当螺线管中电流突然减小时，求电容器两极板间电压变化情况。参考答案：电容器两极板间电压将升高。解析：电流变化导致磁场变化，产生感应电动势，电容器开始充电，电压升高。6.如图所示，一个导体环放置在变化的磁场中，当磁感应强度B随时间均匀减小时，求环中感应电动势大小和方向。参考答案：感应电动势大小为kΔB/Δt，方向与原磁场方向相同。解析：根据法拉第电磁感应定律和楞次定律，感应电动势大小为kΔB/Δt，感应电流方向与原磁场方向相同。7.如图所示，一个边长为L的正方形导线框，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。当线框完全进入磁场后，求感应电动势大小和方向。参考答案：感应电动势大小为0，方向无。解析：磁通量不再变化，感应电动势为零。8.如图所示，一个螺线管与一个平行板电容器串联，当螺线管中电流突然减小时，求线圈中产生的物理现象。参考答案：线圈中产生变化的磁场，电容器两极板间电压将升高。解析：电流变化产生变化的磁场，导致电容器电压升高。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.B3.C4.D5.B6.B7.A8.A9.C10.B二、填空题1.BLv；逆时针12.BSωcos60°13.增大一倍；增大一倍2.B²L²vsin²α/R15.升高；开始充电16.kΔB/Δt；与原磁场方向相同3.沿导轨向上；B²L²vsinα/R18.变化的磁场；升高4.kΔB/Δt；与原磁场方向相同20.0；无三、判断题1.正确22.正确23.正确24.错误25.正确2.正确27.错误28.错误29.正确30.正确四、简答题1.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，等于穿过该回路磁通量变化率的绝对值。数学表达式为E=nΔΦ/Δt。2.楞次定律指出，感应电流的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。具体来说，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反（磁通量增加时），或相同（磁通量减小时）。3.交流发电机利用电磁感应现象产生交流电。当导体线圈在磁场中匀速转动时，线圈切割磁感线，产生感应电动势。由于线圈转动，感应电