电磁感应现象及其应用-全国高中物理竞赛题（必修三）原卷版+解析

电磁感应现象及其应用

一、单选题

1.如图所示，宽度为2d与宽度为d的两部分金属导轨衔接良好，固定在绝缘的水平面上，

空间存在竖直向下的匀强磁场，导轨左、右侧磁场的磁感应强度大小分别为夙2B。两完全

相同的导体棒甲和乙按如图的方式置于左、右侧的导轨上，已知两导体棒的质量均为〃?、两

导体棒单位长度的电阻均为“，现给导体棒甲一水平向右的初速度％。假设导轨的电阻忽略

不计，导体棒与导轨之间的摩擦忽略不计，且两部分导轨足够长，金属棒甲始终未滑过图中

的虚线位置。则下列说法正确的是（）

A.当导体棒甲开始运动瞬间，甲、乙两棒的加速度大小满足%=2%

B.运动足够长的时间后，最终两棒以相同的加速度做匀加速运动

C.最终两棒均做匀速运动，速度大小满足%以

D.最终两棒以相同的速度匀速运动，该过程甲棒中产生的焦耳热为

2.如图所示，两根电阻不计、倾角为©37。且足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨间

距为L=0.4m,顶端连接电阻为R=2C的定值电阻。虚线上方（含虚线处）的区域存在竖直向

上的匀强磁场，磁感应强度大小为3=1.25。质量为〃7=0.1kg、电阻为R/=1C的导体棒P在

虚线上方某处；电阻为处=2。的导体棒Q固定在虚线处。将导体棒P由静止释放，经过时间

仁3s导体棒P到达虚线处，P在到达虚线之前已达到最大速度，P、Q与导轨始终接触良好。

重力加速度g取1（）【1店，sin370=0.6,8<37。=0.8.下列说法正确的是（〉

2

9.Q

A.导体棒P到达虚线前的动量变化率越来越大

B.导体棒P到达虚线时的速度大小为4.8m/s

C.导体棒P的释放点与虚线间的距离为带m

O

D.从导体棒P开始运动到到达虚线时导体棒Q上产生的焦耳热为粤J

4o

3.在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，接电源负极；沿边缘内壁放一个半径与玻璃皿内径相

当的圆环形电极，接电源正极。然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放

在蹄型磁铁的磁场中（如图），液体就会旋转起来。下列说法正确的是（）

B.俯视发现液体顺时针旋转，说明蹄型磁铁卜端是S极，上端是N极

C.俯视发现液体顺时针旋转，说明蹄型磁铁下端是N极，上端是S极

D.液体旋转后，可以用欧姆定律计算导电液体的电阻

二、多选题

4.如图甲所示，两根倾斜的光滑平行金属轨道，下端接有电阻R,放在垂直斜面向上的匀强

磁场中、U0时刻，一根金属杆在沿轨道向上的外力尸的作用下由静止开始向上运动，运动

过程中闭合电路的磁通量①随时间，变化的图象如图乙所示，图线是一条抛物线。不计金属

轨道和金属杆的电阻，金属杆的速度大小八电路中产生的电流外力尸随时间，变化关系图线，

及速度大小的平方F随位移）的变化关系图线正确的是（

5.如图，水平放置的光滑导轨，左侧接有电阻尺宽度为3电阻不计，导轨处于磁感应强

度为B的竖直向上的匀强磁场中，一质量为m电阻不计的金属棒ab垂直导轨放置，在恒力F

作用下，从静止开始运动，达到最大速度后撤去拉力，最终停止，已知从静止到达到最大速

度过程，R上产生的焦耳热等于最大动能，则下列说法正确的是（）

A.必运动过程中的最大速度含

HL

B."加速运动过程中运动的最大位移萼（

BL

C.撤去产后，通过R的电量鬻

L-JLt

D."减速过程中运动的最大位移然

BL

6.如图，足够长的间距d=lm的平行光滑金属导轨尸。固定在水平面内，导轨间存在一

个宽度L=lm的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B=O.ST,方向如图所示.一根质量〃?a=O」kg,

阻值R=0.5C的金属棒。以初速度%=4m/s从左端开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另一

根质量仆=（）-2kg,阻值R=0.5。的原来静置在导轨上的金属棒人发生弹性碰撞，两金属棒始

终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，则（）

A.金属棒。第一次穿过磁场时做匀减速直线运动

B.金属棒。第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流

C.金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中，金属棒力上产生的焦耳热为0.25J

D.金属棒。最终停在距磁场左边界0.8m处

7.如图所示，在平面直角坐标系X。'，中，2y竖直向下，以水平。在第一象限（空间足够大）

存在垂直平面向外的磁场区域,磁感应强度沿y轴正方向不变，沿X轴正方向按照8=依（&>0

且为已知常数）规律变化。一个质量为加、边长为L的正方形导线框，电阻为凡初始时一

边与“轴重合，一边与y轴重合。将导线框以速度％沿V轴正方向抛出，整个运动过程中导

线框的两邻边分别平行两个坐标轴。从导线框开始运动到速度恰好竖直向下的过程中，导线

框下落高度为〃，重力加速度为g,则在此过程中，下列说法正确的是（）

A.导线框受到的安培力总是与运动方向相反

B.导线框下落高度为〃时的速度为历

C.整个过程中导线框中产生的热量为〃就

D.导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为x=3粤

KL

8.如图a所示在光滑水平面上用恒力厂拉质量m的单匝均匀正方形铜线框，边长为〃，在1

位置以速度出进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时-f=0,若磁场的宽度为b（b>3a\

在3fo时刻线框到达2位置速度又为四并开始离开匀强磁场.此过程中v-t图象如图b所示，

则（）

X2:3

m

—X

：图a

A.f=0时-，线框右侧边MN的两端电压为乐/如

B.在m时刻线框的速度为%-幺4

m

C.线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比，0时刻线框的速度大

D.线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中，线框中产生的电热为2朋

9.如图所示，在倾角为。的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ和MN,两导轨

间距为L,导轨处于磁场方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度为B.有两根质

量均为m、电阻均为R的金属棒a、b,先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与

物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨，由静止释放c,此后某时刻，将b也垂直导轨放置，

a、c此刻起做匀速运动,b棒刚好能静止在导轨卜.a棒在运动过程中始终与导轨垂育,两棒

与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速皮为g.则下列判断正确的是

A.物块c的质量是2msin。

B.b棒放上导轨前物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能

C.b棒放上导轨后物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能

D.a、c匀速运动的速度为即爵吧

DL

10.如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成

一个平面直角坐标系.四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的

电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线

圈a、b、c、d中感应电流的情况是（）

A.线圈a中无感应电流B.线圈b中有感应电流

C.线圈c中有感应电流D.线圈d中无感应电流

11.如图所示，A、B两回路中各有一开关Si、S2,且回路A中接有电源，回路B中接有灵

敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是（）

A.先闭合S2,后闭合，的瞬间，电流计指针偏转

B.SHS2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转

C.先闭合后闭合S2的瞬间.电流计指针偏转

D.Si、S2闭合后，在断开SI的瞬间，电流计指针偏转

三、实验题

12.下图是某实验小组在研究磁通量变化时感应电流方向实验中的部分操作示意图，图甲所

示是电流通过灵敏检流计时指针的偏转情况，图乙是磁铁从线圈中抽出时灵敏检流计指针的

偏转情况.

A.减小电路两端的电压，保护电源

B.增大电路两端的电压，保护电源

C.减小电路中的电流，保护灵敏检流计

D.减小电路中的电流，便于观察灵敏检流计的读数

（2）实验操作如图乙所示,当磁铁向上抽出时，检流计G中指针是—偏（填“左”或“右”）；

继续操作如图丙所示，判断此时条形磁铁的运动是_______线圈（填“插入”或“抽出”）.

（3）通过完整实验，最后归纳总结出关于感应电流方向的结论是：.

13.某学习小组同学利用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管A、滑

动变阻器、开关与电池构成闭合回路；螺线管B与电流计构成闭合电路，螺线管B套在螺线

管A的外面。

甲乙

（1）中图电路连接好后，同学们进行了下列操作，电流计指针会发生偏转的是__________。

A.保持开关闭合，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动

B.保持开关闭合，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管B

C.保持开关闭合，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片

D.保持开关闭合，螺线管A、B不动，在A线圈中插入铁芯

（2）利用图乙所示的装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系，螺线管B与电

流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后，将条形磁铁N极朝下插入螺线管B,观察到灵

敏电流计G的指针向右偏。若要灵敏电流计G的指针往左偏，可行的操作是____________o

A.将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B

B.将条形磁铁S极朝下插入螺线管B

C.将条形磁铁S极朝下拔出螺线管B

D.保持条形磁铁在螺线管B中不动

（3）某同学想应用实验得到的楞次定律判断线圈的缠绕方向，在图乙的基础上设计了如图甲

所示实验装置。把条形磁铁N极向下插入线圈时，二极管A发光；拔出时，二极管B发光。

则线圈缠绕方向为图乙中的（填“①”或"②

S

N

①②

甲乙

14.1834年，物理学家楞次（H.Lenz）在分析了许多实验事实后，总结得到了电磁学中一重

要的定律——楞次定律，某中学成才兴趣小组为了探究该定律做了以下物理实验：

（1）“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置中滑动变阻器采用限流接法，请用笔画线代

替导线将实物电路补充完整______o

（2）连成电路后，合上开关瞬间，我们发现电流计的指针,开关完全合上后，电流

计的指针（以上选填“偏转”或“不偏转》这个演示实验表明，不论用什么方法，只要

0闭合电路中就有感应电流产生。

（3）为进一步研究该小组又做了以下实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。在磁体穿过整

个线圈的过程中，传感器显示的电流，•随时间/的图像应该是图中的。

（1）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G

左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。

俯视线圈，其绕向为沿（选填“顺时针”或“逆时针”）由。端开始绕至〃端。

（2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关S

后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将；A线圈插入B线圈后，将滑动

变阻器滑片迅速向右移动时;电流计指针将o（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不

偏转”）

（3）某位同学把两只相同的磁电式演示电表用导线连接起来，然后抽去刻度面板，用手指迅

速较拨其中一只电表的指针，同时观察另一只电表的指针，图丙中与事实相符的是________

（选填%”或“”）。

（4）某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图

甲所示的实验装置。

T

5

（5）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度如图乙所示，△4mm；

（6）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间加内感应电动势的

平均值E改变速度多次实验，得到多组数据.这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控

制变量法“，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在。时间内：

A.磁通量的变化量B.磁通量的变化率C.磁通量

四、解答题

16.如图所示，间距为d的平行金属导轨AB、CO构成倾角为。的斜面，通过8E和OG两

小段光滑绝缘圆弧（长度可忽略）与间距也为d的水平平行金属导轨七八G”相连，4。端

接一个电容器，质量为〃，的金属棒P从离水平轨道L史由静止释放。金属棒尸和导体棒Q

始终与导轨垂直并与导轨接触良好，金属棒P和导轨的电阻忽略不计,导体棒。的电阻为R,

质量为2加，金属棒尸和倾斜轨道间的动摩擦因数4=：/加仇不计P、Q与水平轨道间的摩擦

力，水平轨道足够长，且P、。没有发生碰撞，电容器的电容。=券，整个装置处于与导轨

Da

平面垂直的匀强磁场当中，磁感应强度大小为重力加速度为g。求：

（1）金属棒尸到达8。时的速度；

（2）金属棒尸滑到水平轨道后通过导体棒。的电荷量和导体棒。产生的热量。

17.如图甲所示，平行的金属导轨MN和PQ平行，间距2=1.0m,与水平面之间的夹角。=37。，

匀强磁场磁感应强度8=2.0T,方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值R=L5Q的电阻，质

量〃『0.5kg,电阻r=0.5。的金属杆"垂直导轨放置，金属棒与导轨间的动摩擦因数为〃=0.2。

现用恒力/沿导轨平面向上拉金属杆使其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移s=3.8m

时达到稳定状态，对应过程的修图像如图乙所示。取gfOm*,导轨足够长。求：

(1)恒力F的大小及金属杆的速度为0.4m/s时的加速度大小；

(2)在0〜1s时间内通过电阻R的电荷量小

(3)从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热。

18.如图所示，两根倾斜放置与水平面成30。%的平行导电轨道间距为/,导轨间接一电阻的

阻值为R,整个空间分布着匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为&一

质量为相、电阻也为R的金属杆〃瓦以某一初速度沿轨道上滑，直至速度减为零.已知上述

过程中电阻R产生的热量为。，其最大瞬时电功率为P,设轨道摩擦及电阻都不计，"杆向

上滑动的过程中始终与轨道保持垂直且接触良好.

(1)请分析说明向上滑动的过程中，必杆的加速度变化情况;

(2)求金属杆必上滑的初速度卬；

(3)求金属杆必上滑的最大距离x.

一、单选题

1.如图所示，宽度为2d与宽度为d的两部分金属导轨衔接良好，固定在绝缘的

水平面上，空间存在竖直向下的匀强磁场，导轨左、右侧磁场的磁感应强度大小

分别为8、2瓦两完全相同的导体棒甲和乙按如图的方式置于左、右侧的导轨上，

已知两导体棒的质量均为根、两导体棒单位长度的电阻均为心现给导体棒甲一

水平向右的初速度%。假设导轨的电阻忽略不计，导体棒与导轨之间的摩擦忽略

不计，且两部分导轨足够长，金属棒甲始终未滑过图中的虚线位置。则下列说法

正确的是（）

A.当导体棒甲开始运动瞬间，甲、乙两棒的加速度大小满足%=2%

B.运动足够长的时间后，最终两棒以相同的加速度做匀加速运动

C.最终两棒均做匀速运动，速度大小满足％=g巳

D.最终两棒以相同的速度匀速运动，该过程甲棒中产生的焦耳热为:〃喏

O

【答案】D

【详解】导体棒甲刚开始运动时两棒受到的安培力大小相等，则加速度也相等,

运动过程中动量守恒，最终两棒均做匀速运动，速度大小满足

Vlfl==y

系统产生的总热量为系统损失的动能，即

八I、

。总=7咻

甲棒中产生的焦耳热为

八2,•八1-

Qi-=V—=7

2r+r6

故D正确，ABC错误。

故选D。

2.如图所示，两根电阻不计、倾角为柒37。且足够长的光滑平行金属导轨倾斜

放置，导轨间距为L=0.4m,顶端连接电阻为R=2Q的定值电阻。虚线上方(含

虚线处)的区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为8=1.25兀质量为

/n=().lkgx电阻为R/=1Q的导体棒P在虚线上方某处；电阻为&=2。的导体棒Q

固定在虚线处。将导体棒P由静止释放，经过时间厂3s导体棒P到达虚线处，P

在到达虚线之前已达到最大速度，P、Q与导轨始终接触良好。重力加速度g取

l()m/s2,sin37°=0.6,cos37o=0.8.下列说法正确的是()

A.导体棒P到达虚线前的动量变化率越来越大

B.导体棒P到达虚线时的速度大小为4.8m/s

C.导体棒P的释放点与虚线间的距离为竽m

O

D.从导体棒P开始运动到到达虚线时导体棒Q上产生的焦耳热为粤J

【答案】C

【详解】A.导体棒P由静止释放，做加速运动，向上的安培力越来越大，所

以向下运动的加速度越来越小，即合力越来越小，所以动量变化率越来越小，尸

在到达虚线之前已达到最大速度,即最后做匀速运动，故合外力为零，则动量变

化率为零，故A错误；

B.根据受力可知

mgsin，=BIL

E=BLvcos37

,E

代入数据解得:

v=7.5ni/s

故B错误；

C.导体棒运动过程中穿过导体棒P的电荷量为

q=lt

在此过程中对产棒有

ingisin0-Billcos37=mv

-EBLrcos37

q=It=—Z=---------------

仆治

解得：

105

x=-----m

8

故C正确；

D.由能量守恒可知：

mgxsin0-Q;,+；

导体棒Q上产生的焦耳热为

QQ=；Q总

解得：

Q1

4=L296Jv丽J

故D错误。

故选C。

3.在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，接电源负极；沿边缘内壁放一个半经与

玻璃皿内径相当的圆环形电极，接电源正极。然后在玻璃皿中放入导电液体，例

如盐水。如果把玻璃皿放在蹄型磁铁的磁场中（如图），液体就会旋转起来。下

列说法正确的是（）

A.导电液体之所以会旋转，是因为发生了电磁感应现象

B.俯视发现液体顺时针旋转，说明蹄型磁铁下端是S极，上端是N极

C.俯视发现液体顺时针旋转，说明蹄型磁铁下端是N极，上端是S极

D.液体旋转后，可以用欧姆定律计算导电液体的电阻

【答案】B

【详解】A.导电液体之所以会旋转，是因为通电液体受到了安培力作用，故A

错误；

BC.若磁场方向垂直纸面向下，据左手定则，液体顺时针转动，故B正确，C

错误；

D.此电路为非纯电阻电路，不满足欧姆定律，故D错误。

故选B。

二、多选题

4.如图甲所示，两根倾斜的光滑平行金属轨道，下端接有电阻R,放在垂直斜

面向上的匀强磁场中、仁0时刻，一根金属杆在沿轨道向上的外力产的作用卜.由

静止开始向上运动，运动过程中闭合电路的磁通量中随时间，变化的图象如图乙

所示，图线是一条抛物线。不计金属轨道和金属杆的电阻，金属杆的速度大小口、

电路中产生的电流外力/随时间，变化关系图线，及速度大小的平方/随位移x

【详解】A.由6T图象可推得

可知金属棒做匀加速直线运动，选项A正确:

B.感应电流为

.BLvBLat

/=-----=------

RR

选项B错误；

C.由牛顿第二定律

F-BIL一〃7gsin夕=ma

可知

口B-lJat.q

F------mgsinU=ma

选项C正确；

D.由

v2-0=2av

x图像为倾斜直线，故D错误；

故选ACo

5.如图，水平放置的光滑导轨，左侧接有电阻凡宽度为L,电阻不计，导轨

处于磁感应强度为8的竖直向上的匀强磁场中，一质量为机电阻不计的金属棒"

垂直导轨放置，在恒力/作用下，从静止开始运动，达到最大速度后撤去拉力,

最终停止，已知从静止到达到最大速度过程，R上产生的焦耳热等于最大动能,

则下列说法正确的是（）

A.而运动过程中的最大速度万万

B匕

B.必加速运动过程中运动的最大位移嚅

BL

C.撤去尸后，通过R的电量需

D.M减速过程中运动的最大位移嚅

BL

【答案】AD

【详解】A.达到最大速度时，导体棒受力平衡，则有

F=RJL=%^

R

解得

FR

V=--------

A正确;

B.对导体棒，在加速过程中，根据动能定理得

Fs+W=—niv2

2

根据功能关系有

-W=Q=ginv2

解得

mFR2

s=—：—―

B苒

B错误；

C.撤去尸后，根据动量定理得

=ma-Az

累加得

—Blxj=­mv

解得

mFR

q=BE

C错误；

D.撤去产后，导体棒开始减速运动，根据动量定理得

B心AA

---------△/=ma-

R

累加得

B2l)s

---------=-tnv

R

解得

mFR2

s=­

D正确。

故选ADo

6.如图，足够长的间距。=lm的平行光滑金属导轨MMPQ固定在水平面内，

导轨间存在一个宽度L=lm的匀强磁场区域，磁感应强度大小为3=（）.5T,方向如

图所示.一根质量S=（）lkg,阻值R=0.5。的金属棒。以初速度％=4m/s从左端

开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另一根质量恤=0.2kg,阻值R=0.5。的原

来静置在导轨上的金属棒b发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,

导轨电阻不计，则（）

A.金属棒。第一次穿过磁场时做匀减速直线运动

B.金属棒。第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流

C.金属棒。第一次穿过磁场区域的过程中，金属棒上产生的焦耳热为0.25J

D.金属棒a最终停在距磁场左边界0.8m处

【答案】BD

【详解】A.金属棒。第一次穿过磁场时受到安培力的作用，做减速运动，由于

速度减小,感应电流减小,安培力减小,加速度减小.故金属棒〃做加速度减小

的减速直线运动，故A错误；

B.根据右手定则可知，金属棒。第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应

电流，故B正确；

C.电路中产生的平均电动势为

后△①—BLd

Z△/

平均电流为

2R

金属棒。受到的安培力为

F=H7d

规定向右为正方向，对金属棒根据动量定理得

一。而Ar=mava-mav9

解得对金属棒第一次离开磁场时速度

=l.5m/s

金属棒。第一次穿过磁场区域的过程中，电路中产生的总热量等于金属棒。机械

能的减少量，即

八।212

Q=_/也,匕

联立并带入数据得

2=0.6875J

由于两棒电阻相同，两棒产生的焦耳热相同，则金属棒〃上产生的焦耳热

Q,=-=0-34375J

2

故C错误；

D.规定向右为正方向，两金属棒碰撞过程根据动量守恒和机械能守恒得

1，1,，12

联立并带入数据解得金属棒。反弹的速度为

v(J=-0.5m/s

设金属棒，最终停在距磁场左边界x处，则从反弹进入磁场到停下来的过程，电

路中产生的平均电动势为

_△<!)'_B(L-x)d

~A?―

平均电流为

7，=旦

2R

金属棒。受到的安培力为

F'=BPd

规定向右为正方向，而金属棒〃，根据动量定理得

77•△/=0-m(y(l

联立并带入数据解得

x=0.8m

故D正确。

故选RD。

7.如图所示，在平面直角坐标系Mx中，3,竖直向下，Z水平。在第一象限（空

间足够大）存在垂直平面向外的磁场区域，磁感应强度沿y轴正方向不变，沿x

轴正方向按照8二依（k>o且为已知常数）规律变化。一个质量为〃1、边长为L

的正方形导线框，电阻为R,初始时一边与x轴重合，一边与y轴重合。将导线

框以速度％沿x轴正方向抛出，整个运动过程中导线框的两邻边分别平行两个坐

标轴。从导线框开始运动到速度恰好竖直向下的过程中，导线框下落高度为九

重力加速度为g,则在此过程中，下列说法正确的是（）

A.导线框受到的安培力总是与运动方向相反

B.导线框下落高度为人时的速度为质

C.整个过程中导线框中产生的热量为，，磔

D.导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为'=罂

KL

【答案】BD

【详解】A.根据右手定则可知，线框将产生顺时针方向的电流，根据左手定则

可知左边框产生方向向右的安培力，右边框产生方向向左的安培力，上边框产生

方向向下的安培力，下边框产生方向向上的安培力，再根据磁场的分布规律可知

左边框产生的安培力小于右边框产生的安培力，上、下边框产生的安培力大小相

等，可知导线框受到向左的安培力的作用，即沿工轴负方向的安培力作用，而不

是与运动方向相反，故A错误；

B.导线框在竖直方向所受安培力的合力为零，可知导线框在竖直方向做自由落

体运动，下落高度为〃时的速度满足运动学关系

可得

故B正确；

C.当导线框速度恰好烧直向下时，说明导线框在水平方向速度减小为零，乂导

线框在竖直方向所受合力与重力大小相等，即导线框在竖直方向满足机械能守恒,

所以下落过程中导线框中产生的热量大小等于水平方向动能的损失，大小为

3相片，故c错误；

D.设导线框在时间/时的水平分速度大小为L水平位移为人，则在此时刻导线

框产生感应电动势大小为

e=Lv—B.,Lv=k(x+L)Lv-kxLv=kl)v

导线框内的感应电流大小为

.ekl}v

i=—=---

RR

所以导线框受到安培力的大小为

t2L4v

F=BQL-B.iL=kL-iL=—

又根据

Z-Fr=0-mv()

可得

导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为

故D正确。

8.如图a所示在光滑水平面上用恒力R拉质量〃，的单匝均匀正方形铜线框，边

长为。，在1位置以速度即进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时1=0,若

磁场的宽度为人(力＞3〃)，在3m时刻线框到达2位置速度又为小并开始离开匀

强磁场.此过程中-T图象如图b所示，则()

x2:3

m

图a

A.z=0时，线框右侧边MN的两端电压为

B.在m时刻线框的速度为%-2

m

C.线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比力时刻线框的速度大

D.线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中，线框中产生的电热为

2Fb

【答案】BD

【详解】A./=0时，MN边切割磁感线相当于电源，线框右侧边MN的两端电压

为外电压，感应电动势：

E=Bavo

外电压

33

Ufif.=-E=-Bavof

故A项不合题意.

B.根据图象可知在m〜3m时间内，线框做匀加速直线运动，合力等于凡则在m

时刻线框的速度为

-2%

v=vo-a*2to=vo------

in

故B项符合题意.

C.因为t=0时刻和/=3m时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受

力情况相同，故线框完全离开磁场时的速度与，。时刻的速度相等，故C项不合

题意.

D.因为t=0时刻和f=3m时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受

力情况相同，故线框完全离开磁场时的速度与仞时刻的速度相等，进入磁场克服

安培力做的功和离开磁场克服安培力做的功一样多.线框在位置1和位置2时的

速度相等，从位置1到位置2过程中外力做的功等于克服安培力做的功，即有

Fb=Q,所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为2凡，故D项符合题意.

9.如图所示，在倾角为。的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ和

MN,两导轨间距为L,导轨处于磁场方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁

感应强度为B.有两根质量均为m、电阻均为R的金属棒a、b,先将a棒亘直

导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接,连接a棒的细线平行于导轨，

由静止释放c,此后某时刻，将b也垂直导轨放置，a、c此刻起做匀速运动，b

棒刚好能静止在导轨上.a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良

好，导轨电阻不计，重力加速皮为g.则下列判断正确的是

A.物块c的质量是2msinO

B.b棒放上导轨前物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能

C.b棒放上导轨后物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能

D.a、c匀速运动的速度为2〃黎;叫

【答案】AD

【详解】b棒静止说明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡,

a棒匀速向上运动，说明a棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜

面向下的安培力三个力平衡，c匀速下降则c所受重力和绳的拉力大小平衡，由

b平衡可知，安培力大小F安=mgsinO,由a平衡可知F知=F/mgsin0=2mgsi。。，

由c平衡可知FM>=mcg;

A、因为绳中拉力大小相等,故2mgsin。=mcg,即物块c的质量为2msinO,故A

正确；

B、b放上之前，a、c系统机械能守恒，故a增加的重力势能与a、c增加的动能

之和才等于c减小的重力势能，故B错误；

C、b棒放上导轨后，a匀速上升重力势能在增加，根据能量守恒定律可知，物块

c减少的重力势能等于回路消耗的电能与杆a增加的重力势能之和，故物块c减

少的重力势能大于回路消耗的电能，故C错误：

D、b棒放上导轨后，a棒匀速运动，根据b棒的平衡可知F安=11^$吊0,又因为

F&=BIL,1=器，故、=驾警，故D正确.

ZADL

10.如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为

坐标轴构成一个平面直角坐标系.四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对

称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两

直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是（)

A.线圈a中无感应电流B.线圈b中有感应电流

C.线圈c中有感应电流D.线圈d中无感应电流

【答案】CD

【详解】根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向，线圈a中的磁场方向均垂

直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通

量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有

感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生，选项C、D正确，A、B错误.

11.如图所示，A、B两回路中各有一开关与、S2,且回路A中接有电源，回路

B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是（）

A.先闭合S2,后闭合多的瞬间，电流计指针偏转

B.Si、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转

C.先闭合Si,后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转

D.Si、S2闭合后，在断开Si的瞬间，电流计指针偏转

【答案】AD

【详解】A.先闭合构成闭合电路，当后闭合Si的瞬间时，通过线圈A的

电流增大，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，从而产生感应电流，则指针发

生偏转，故A正确；

B.当Si、S2闭合后，稳定后线圈B中没有磁通量的变化，因而线圈B中没有

感应电流，在断开S2的瞬间，当然指针也不偏转，故B错误；

C.先闭合Si,后闭合S2的瞬间，穿过线圈B的磁通量没有变化，则不会产生

感应电流，故C错误；

D.当Si、S2闭合后，在断开）的瞬间，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，

因而出现感应电流，故D正确，

故选AD

三、实验题

12.下图是某实验小组在研究磁通量变化时感应电流方向实验中的部分操作示意

图，图甲所示是电流通过灵敏检流计时指针的偏转情况，图乙是磁铁从线圈中抽

出时灵敏检流计指针的偏转情况.

（1）图甲电路中串联定值电阻R主要是为了（）

A.减小电路两端的电压，保护电源

B.增大电路两端的电压，保护电源

C.减小电路中的电流，保护灵敏检流计

D.减小电路中的电流，便于观察灵敏检流计的读数

（2）实验操作如图乙所示，当磁铁向上抽出时，检流计G中指针是—偏（填

"左''或"右”）；继续操作如图丙所示，判断此时条形磁铁的运动是________线圈

（填“插入”或“抽出”

（3）通过完整实验，最后归纳总结出关于感应电流方向的结论是:

【答案】C右抽出感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化

【详解】（1）[1]电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏检流计.故C

正确，A、B、D错误.

（2）[2][3]在乙图中，当磁铁向上抽出，磁通量减小，根据楞次定律知，感应电

流的磁场与原磁场方向相同，则流过电流计的电流方向为从下往上，所以检流计

指针向右偏.在内图中，知感应电流流过检流计的方向是从上而下，则感应电流

的磁场方向向上，与原磁场方向相同，知磁通量在减小，即磁铁抽出线圈.

（3）[4]结论是感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化.

13.某学习小组同学利用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素“，螺

线管A、滑动变阻器、开关与电池构成闭合回路；螺线管B与电流计构成闭合

电路，螺线管B套在螺线管A的外面。

（1）甲图电路连接好后，同学们进行了下列操作，电流计指针会发生偏转的是

A.保持开关闭合，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动

B.保持开关闭合，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管B

C.保持开关闭合，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片

D.保持开关闭合，螺线管A、B不动，在A线圈中插入铁芯

（2）利用图乙所示的装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系，螺

线管B与电流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后，将条形磁铁N极朝下

插入螺线管B,观察到灵敏电流计G的指针向右偏。若要灵敏电流计G的指针

往左偏，可行的操作是

A.将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B

B.将条形磁铁S极朝下插入螺线管B

C.将条形磁铁S极朝下拔出螺线管B

D.保持条形磁铁在螺线管B中不动

（3）某同学想应用实验得到的楞次定律判断线圈的缠绕方向，在图乙的基础上

设计了如图甲所示实验装置。把条形磁铁N极向下插入线圈时，二极管A发光；

拔出时，二极管B发光。则线圈缠绕方向为图乙中的（填“①”或"②

1

②

乙

【答案】BCDAB①

【详解】（1）UJA.保持开关闭合，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动，

螺线管B的磁通量未发生变化，电流计不偏转，故A错误；

B.保持开关闭合，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管B,螺线管B

的磁通量发生变化，电流计偏转，故B正确；

C.保持开关闭合，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片，螺线管A中电

流发生改变，螺线管B的磁通量发生变化，电流计偏转，故C正确；

D.保持开关闭合，螺线管A、B不动，在A线圈中插入铁芯，螺线管B的磁通

量发生变化，电流计偏转，故D正确。

故选BCDo

（2）⑵条形磁铁N极朝卜插入螺线管B,磁场方向向卜，磁通量变大，感应磁

场向上，观察到灵敏电流计G的指针向右偏，则

A.将条形磁铁N极戟下拔出螺线管B,磁场方向向下，磁通量变小，感应磁场

向下，观察到灵敏电流计G的指针向左偏，A正确；

B.将条形磁铁S极朝下插人螺线管B,磁场方向向上，磁通量变大，感应磁场

向下，观察到灵敏电流计G的指针向左偏，B正确；

C.将条形磁铁S极朝下拔出螺线管B,磁场方向向上，磁通量变小，感应磁场

向上，观察到灵敏电流计G的指针向右偏，C错误；

D.保持条形磁铁在螺线管B中不动，磁通量不变，无感应磁场，灵敏电流计G

的指针不偏转，D错误。

故选ABo

（3）[3]二极管A发光，说明通过二极管的电流是向上的，从而确定感应电流是

从下端流出的，磁铁N极是插入，根据楞次定律，感应电流的磁场应该是向上

的，结合电流从下端流进，由右手螺旋定则可知，缠绕方向就是①这种情况。

14.1834年，物理学家楞次（H.Lenz）在分析了许多实验事实后，总结得到了

电磁学中一重要的定律——楞次定律，某中学成才兴趣小组为了探究该定律做了

以下物理实验：

（1）“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置中滑动变阻器采用限流接法，

请用笔画线代替导线将实物电路补充完整______。

（2）连成电路后，合上开关瞬间，我们发现电流计的指针,开关完全合

上后，电流计的指针（以上选填“偏转”或"不偏转这个演示实验表明，

不论用什么方法，只要o闭合电路中就有感应电流产生。

（3）为进一步研究该小组又做了以下实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。

在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流，•随时间t的图像应该是图中

的o

偏转不偏转闭合

【详解】（1）[1]滑动变阻器接入电路中必须一上一下接入电路，电流计测量的

是线圈中的感应电流，所以正负接线柱都应该接入电流计，故实物电路补充如下

p.

(2)[2]连成电路后，合上开关瞬间，电路由断开到闭合，旦电路处于磁场中，

由电磁感应知识可知电流计的指针将出现偏转。

[3]开关完全合上后，闭合回路中磁通量保持不变，电流计的指针不偏转。

[4]这个演示实验表明，不论用什么方法，只要闭合回路中的磁通量发生变化，

闭合电路中就有感应电流产生。

(3)[5]磁体进入和穿出线圈时感应电流方向相反，磁体刚进入线圈时速度较

小，磁通量变化速率小，磁体穿出线圈时磁通量变化速率大，由感应电动势和感

应电流公式

z

〃△0

./E=—=---

RRM

且磁体完全进入线圈后，线圈中磁通量未发生变化，电动势为()。故A正确,

BCD错误。

故选Ao

15.在“研究电磁感应现象”的实验中。

(1)为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流

从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入

M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿(选填“顺时针”或“逆

时针”)由。端开始绕至〃端。

（2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那

么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将；.4线

圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将o

（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”）

（3）某位同学把两只相同的磁电式演示电表用导线连接起来，然后抽去刻度面

板，用手指迅速轻拨其中一只电表的指针，同时观察另一只电表的指针，图丙中

与事实相符的是________（选填7”或*

（4）某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验

中采用了如图甲所示的实验装置。

电压传感器

（5）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度Ad,如图乙所示，bd=mm；

（6）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间加内感

应电动势的平均值石，改变速度多次实验，得到多组数据.这样的实验设计满足

了物理实验中常用的“控制变量法“，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不

变的量是：在加时间内:

A.磁通量的变化量B.磁通量的变化率C.磁通量

【答案】顺时针向左偏向右偏b5.665A

【详解】（1）［1］根据右手定则可知，将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，

发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿顺时针；

（2）［2］［3］闭合开关，线圈中的磁通量增大，电流表的指针向右偏，合上开关S

后，将A线圈迅速从E线圈拔出时，线圈中的磁通量减小，电流计指针将左偏；

A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，接入电路的电阻减

小，电流增大，线圈中的磁通量增大，电流计指针将向右偏；

（3）［4］某位同学把两只相同的磁电式演示电表用导线连接起来，然后抽去刻

度面板，用手指迅速轻拨其中一只电表的指针，产生了感应电流，线圈左边情况

如图，流过