2025-2026年人教版高二物理选修三第五章电磁感应寒假作业

2025-2026年人教版高二物理选修三第五章电磁感应寒假作业一、单选题（总共10题，每题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，形成感应电动势。非静电力即为洛伦兹力，其方向由右手定则或楞次定律判定。安培力是磁场对载流导体的作用力，静电力是电荷间的相互作用力，电磁力是广义概念，不特指感应电动势的非静电力。故选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：根据楞次定律，感应电流的方向总是阻碍磁通量的变化。当B均匀增大时，穿过线圈的磁通量增加，感应电流产生的磁场应方向相反（即逆时针方向），故B正确。感应电动势大小由法拉第电磁感应定律E=nΔΦ/Δt，与磁感应强度变化率成正比，故D正确。A、C错误。3.一个边长为L的正方形导线框，以速度v匀速进入宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。下列说法正确的是（）A.导线框进入磁场时产生最大感应电流B.导线框完全进入磁场后无感应电流C.导线框离开磁场时感应电流方向与进入时相反D.感应电流大小与导线框电阻无关解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E=BLv，感应电流I=E/R。进入和离开磁场时磁通量变化率相同，感应电动势和电流大小相等，方向相反（根据楞次定律）。完全进入磁场后磁通量变化率为零，感应电流为零。感应电流大小与电阻R成正比，故D错误。A、B、C正确。4.如图所示，一个U形导轨放置在水平面上，导轨上放置一根质量为m的金属棒，导轨电阻不计，金属棒电阻为R。当金属棒以速度v向右匀速运动时，下列说法正确的是（）A.金属棒两端产生电压为BLvB.金属棒受到的安培力大小为BLv/RC.外力做功的功率等于感应电流的功率D.金属棒受到的安培力与外力平衡解析：金属棒切割磁感线产生感应电动势E=BLv，两端电压等于感应电动势，故A正确。感应电流I=E/R=BLv/R，安培力F=BIl=B²L²v/R，与B选项BLv²/R不符，故B错误。外力做功功率P外=Fv=B²L²v²/R，感应电流功率P电=I²R=BL²v²/R，P外>P电（因安培力做负功），故C错误。金属棒匀速运动时受力平衡，外力F外=F安=B²L²v/R，故D正确。5.一个面积为S的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势最大值为（）A.BωSB.2BωSC.BωS/2D.BωS√2解析：线圈转动时磁通量变化率ΔΦ/Δt=BS(1-cosωt)•ω，感应电动势瞬时值e=BωSsinωt，最大值Em=BωS。故选A。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，下列说法正确的是（）A.电流立即达到最大值B.电流逐渐增大到最大值C.电容器极板间电压逐渐升高D.自感线圈两端电压始终为零解析：开关S闭合瞬间，电感线圈产生自感电动势阻碍电流变化，电流不能突变，逐渐增大到最大值I=U/R。电容器两端电压逐渐升高至电源电压。自感线圈两端电压等于电源电压减去电容器电压，初始时等于电源电压，逐渐减小为零。故B、C正确。7.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在电压为U1的交流电源上，副线圈输出电压为U2，下列说法正确的是（）A.U1/U2=n1/n2B.U1/U2=n2/n1C.原副线圈电流与匝数成正比D.变压器能改变直流电压解析：理想变压器电压比等于匝数比U1/U2=n1/n2，故A正确。电流比与匝数成反比I1/I2=n2/n1，故C错误。变压器只能改变交流电压，不能改变直流电压，故D错误。8.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。从进入开始计时，感应电流随时间变化的图象可能是（）A.B.C.D.解析：进入磁场时感应电动势E=BLv，感应电流I=BLv/R，呈水平直线。完全进入后感应电动势为零，电流为零。离开磁场时感应电动势再次为BLv，电流方向相反。故B正确。9.如图所示，一个U形导轨放置在水平面上，导轨上放置一根质量为m的金属棒，导轨电阻不计，金属棒电阻为R。当金属棒以速度v向右匀速运动时，下列说法正确的是（）A.金属棒两端产生电压为BLvB.金属棒受到的安培力大小为BLv/RC.外力做功的功率等于感应电流的功率D.金属棒受到的安培力与外力平衡解析：金属棒切割磁感线产生感应电动势E=BLv，两端电压等于感应电动势，故A正确。感应电流I=E/R=BLv/R，安培力F=BIl=B²L²v/R，与B选项BLv²/R不符，故B错误。外力做功功率P外=Fv=B²L²v²/R，感应电流功率P电=I²R=BL²v²/R，P外>P电（因安培力做负功），故C错误。金属棒匀速运动时受力平衡，外力F外=F安=B²L²v/R，故D正确。10.一个面积为S的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势有效值与最大值之比为（）A.1/√2B.1/2C.√2/2D.1解析：感应电动势瞬时值e=BωSsinωt，有效值E=Em/√2=BωS/√2，最大值Em=BωS，故E/Em=1/√2。故选A。二、填空题（总共10题，每题2分，共20分）1.楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是_________原磁场的变化。参考答案：阻碍解析：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变化，即“来拒去留”。2.一个边长为L的正方形导线框，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，产生的感应电动势最大值为_________。参考答案：BLv解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E=BLv，最大值出现在速度方向与磁感线垂直时。3.一个面积为S的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势有效值为_________。参考答案：BωS/√2解析：感应电动势瞬时值e=BωSsinωt，有效值E=Em/√2=BωS/√2。4.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在电压为U1的交流电源上，副线圈输出电压为U2，下列说法正确的是_________（填“正确”或“错误”）。参考答案：正确解析：理想变压器电压比等于匝数比U1/U2=n1/n2。5.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，产生的感应电流大小为_________。参考答案：BLv/R解析：感应电动势E=BLv，感应电流I=E/R=BLv/R。6.一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，电流不能突变，原因是_________。参考答案：自感现象解析：自感线圈产生自感电动势阻碍电流变化，导致电流不能突变。7.一个边长为L的正方形导线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势最大值为_________。参考答案：BωL²解析：感应电动势E=BLv，v=ωL/2（正方形边长为L），最大值Em=BωL²/2。8.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在电压为U1的交流电源上，副线圈输出电压为U2，下列说法正确的是_________（填“正确”或“错误”）。参考答案：正确解析：理想变压器电压比等于匝数比U1/U2=n1/n2。9.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，产生的感应电动势有效值为_________。参考答案：BLv/√2解析：感应电动势瞬时值e=BωSsinωt，有效值E=Em/√2=BωS/√2。10.一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，电流不能突变，原因是_________。参考答案：自感现象解析：自感线圈产生自感电动势阻碍电流变化，导致电流不能突变。三、判断题（总共10题，每题2分，共20分）1.楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。（）参考答案：√解析：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变化，即“来拒去留”。2.一个边长为L的正方形导线框，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，产生的感应电动势最大值为BLv。（）参考答案：√解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E=BLv，最大值出现在速度方向与磁感线垂直时。3.一个面积为S的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势有效值为BωS/√2。（）参考答案：√解析：感应电动势瞬时值e=BωSsinωt，有效值E=Em/√2=BωS/√2。4.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在电压为U1的交流电源上，副线圈输出电压为U2，下列说法正确的是：U1/U2=n1/n2。（）参考答案：√解析：理想变压器电压比等于匝数比U1/U2=n1/n2。5.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，产生的感应电流大小为BLv/R。（）参考答案：√解析：感应电动势E=BLv，感应电流I=E/R=BLv/R。6.一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，电流不能突变，原因是自感现象。（）参考答案：√解析：自感线圈产生自感电动势阻碍电流变化，导致电流不能突变。7.一个边长为L的正方形导线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势最大值为BωL²。（）参考答案：√解析：感应电动势E=BLv，v=ωL/2（正方形边长为L），最大值Em=BωL²/2。8.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在电压为U1的交流电源上，副线圈输出电压为U2，下列说法正确的是：U1/U2=n1/n2。（）参考答案：√解析：理想变压器电压比等于匝数比U1/U2=n1/n2。9.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，产生的感应电动势有效值为BLv/√2。（）参考答案：√解析：感应电动势瞬时值e=BωSsinωt，有效值E=Em/√2=BωS/√2。10.一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，电流不能突变，原因是自感现象。（）参考答案：√解析：自感线圈产生自感电动势阻碍电流变化，导致电流不能突变。四、简答题（总共4题，每题4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，感应电流的方向总是使感应电流产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量变化。例如，当磁铁靠近线圈时，线圈产生的感应电流磁场方向与磁铁磁场方向相反，阻碍磁铁靠近；当磁铁远离线圈时，感应电流磁场方向与磁铁磁场方向相同，阻碍磁铁远离。解析：楞次定律是电磁感应现象的基本规律，其核心是“阻碍变化”，即感应电流产生的磁场总是抵抗引起感应电流的磁通量变化。这体现了能量守恒定律，因为感应电流做负功需要消耗其他形式的能量（如机械能、化学能）转化为电能。2.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。从进入开始计时，感应电流随时间变化的图象可能是怎样的？参考答案：感应电流随时间变化的图象应先线性增加，然后水平变为零，再线性反向增加，最后水平变为零。具体来说，进入磁场时感应电动势E=BLv，感应电流I=BLv/R，呈水平直线；完全进入后感应电动势为零，电流为零；离开磁场时感应电动势再次为BLv，电流方向相反。解析：感应电流的产生与磁通量变化率有关。进入磁场时，磁通量变化率最大，感应电动势和电流最大；完全进入后，磁通量变化率为零，电流为零；离开磁场时，磁通量变化率再次最大，电流反向。图象应呈现对称的三角形变化。3.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在电压为U1的交流电源上，副线圈输出电压为U2。下列说法正确的是哪些？请说明理由。参考答案：下列说法正确的是：U1/U2=n1/n2。理由：理想变压器满足能量守恒，输入功率等于输出功率，即U1I1=U2I2。由于理想变压器无能量损失，I1/I2=n2/n1，联立可得U1/U2=n1/n2。解析：理想变压器的工作原理基于电磁感应和能量守恒。原副线圈电压比等于匝数比，电流比与匝数成反比。这是变压器改变电压和电流的基本规律。4.一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，电流不能突变，原因是什么？参考答案：电流不能突变的原因是自感现象。自感线圈产生自感电动势阻碍电流变化，根据法拉第电磁感应定律，自感电动势ε=-LΔI/Δt。当开关S闭合时，电流变化率ΔI/Δt很大，自感电动势也很大，阻碍电流增大。因此，电流需要一段时间才能达到稳定值。解析：自感现象是导体自身电流变化时产生电磁感应的现象。自感线圈产生的自感电动势方向总是阻碍电流变化，即“增反减同”。在直流电路中，开关S闭合瞬间，电流变化率最大，自感电动势也最大，导致电流不能突变。五、应用题（总共4题，每题6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匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。求从进入开始计时，感应电流随时间变化的表达式。参考答案：感应电动势E=BLv，感应电流I=E/R=BLv/R。由于导线框以速度v匀速进入磁场，进入时间为t=L/v，感应电流随时间变化的表达式为：I=0（0≤t≤L/v），I=BLv/R（t>L/v）。解析：感应电流的产生与磁通量变化率有关。进入磁场时，磁通量变化率最大，感应电动势和电流最大；完全进入后，磁通量变化率为零，电流为零；离开磁场时，磁通量变化率再次最大，电流反向。图象应呈现对称的三角形变化。2.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在电压为U1的交流电源上，副线圈输出电压为U2。若原线圈电流为I1，副线圈电流为I2，求变压器的功率损耗。参考答案：理想变压器无能量损失，输入功率等于输出功率，即P入=P出。原线圈功率P入=U1I1，副线圈功率P出=U2I2，因此U1I1=U2I2。变压器的功率损耗为0。解析：理想变压器满足能量守恒，输入功率等于输出功率。由于无能量损失，变压器的功率损耗为0。这是理想变压器的定义。3.一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，电流不能突变，若电源电压为U，自感系数为L，电容器电容为C，求开关S闭合后电流随时间变化的表达式。参考答案：开关S闭合后，电流随时间变化的表达式为：I(t)=U/R(1-e^(-Rt/L))。解析：自感线圈产生的自感电动势阻碍电流变化，根据法拉第电磁感应定律，自感电动势ε=-LΔI/Δt。在直流电路中，开关S闭合瞬间，电流变化率ΔI/Δt很大，自感电动势也很大，导致电流不能突变。电流随时间变化的表达式为指数函数形式。4.一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。求从进入开始计时，感应电动势随时间变化的表达式。参考答案：感应电动势E=BLv，感应电流I=E/R=BLv/R。由于导线框以速度v匀速进入磁场，进入时间为t=L/v，感应电动势随时间变化的表达式为：E=0（0≤t≤L/v），E=BLv（t>L/v）。解析：感应电动势的产生与磁通量变化率有关。进入磁场时，磁通量变化率最大，感应电动势和电流最大；完全进入后，磁通量变化率为零，电流为零；离开磁场时，磁通量变化率再次最大，电流反向。图象应呈现对称的三角形变化。【标准答案及解析】一、单选题1.A2.D3.C4.D5.A6.B7.A8.B9.A10.A二、填空题1.阻碍2.BLv3.BωS/√24.正确5.BLv/R6.自感现象2.BωL²8.正确9.BLv/√210.自感现象三、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阻碍原磁场的变化。其