2025人教版物理重難點-必修三專題13.3 電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用（含答案） （人教版2019必修第三冊）

2025人教版物理重難點-必修三專題13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用（含答案）（人教版2019必修第三冊）專題13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件】 【題型2電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用】 【題型3物理史實】 【題型4磁通量的變化問題】 【題型1產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件】【例1】(多選)用如圖所示裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，線圈A通過滑動變阻器和開關(guān)S1連接到電源上，線圈B通過開關(guān)S2連接到電流計上，將線圈A套在線圈B的里面。下列說法中正確的是()A．該裝置可用于探究線圈B中感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B．S2處于閉合狀態(tài)，在S1閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．S1處于閉合狀態(tài)，在S2閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．兩開關(guān)均處于閉合狀態(tài)，電路穩(wěn)定后勻速移動滑動變阻器的滑片，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)【變式1-1】在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中，能觀察到感應(yīng)電流的是()A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化【變式1-2】下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應(yīng)電流的是()【變式1-3】如圖所示，導(dǎo)線MON在中點O彎折成一定角度，OO′為其角平分線，在導(dǎo)線MON內(nèi)通以恒定電流I，由均勻?qū)Ь€制成的正方形小線框L中線與OO′重合，則能在L中產(chǎn)生感應(yīng)電流的辦法是()A．增大電流IB．將L沿OO′向右勻速移動C．將L沿OO′向右加速移動D．將L向上快速移動【題型2電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用】【例2】(多選)高考考生入場時，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內(nèi)有通電線圈，當探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內(nèi)線圈中電流變化，報警器就會發(fā)出警報；靠近非金屬物體時則不發(fā)出警報。關(guān)于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D．金屬探測器利用的是當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化【變式2-1】（多選）我國已經(jīng)制定了登月計劃,假如航天員登月后想探測月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈。下列推斷中正確的是()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場有無B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表無示數(shù),則判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表有示數(shù),則判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數(shù)不為零【變式2-2】物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)實驗，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數(shù)過多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同【變式2-3】掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是()【題型3物理史實】【例3】在物理學的發(fā)展過程中，許多科學家做出了突出貢獻，下列關(guān)于科學家和他們的貢獻的說法正確的是()A．牛頓開創(chuàng)了實驗與邏輯推理相結(jié)合的研究方法，并用這種方法研究了力與運動的關(guān)系B．庫侖通過研究得出了電荷間的相互作用規(guī)律，并測出了自然界的最小帶電單位C．安培提出了分子電流假說，成功解釋了所有磁現(xiàn)象來源于運動電荷這一本質(zhì)D．法拉第通過大量實驗發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律【變式3-1】1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為電流的磁效應(yīng)。()【變式3-2】奧斯特的實驗證實了電流的周圍存在磁場，法拉第經(jīng)過10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的途徑，法拉第認識到必須在變化、運動的過程中才能利用磁場產(chǎn)生電流。法拉第當時歸納出五種情形，請說出這五種情形各是什么？【變式3-3】史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計指針動了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動?！狈ɡ谝虼税l(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖4-1-1是這個實驗的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學家科拉頓設(shè)計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗：將一塊磁鐵在螺線管中移動，使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動對檢流計指針偏轉(zhuǎn)的影響，他把檢流計放到隔壁房間中去，用長導(dǎo)線把檢流計和螺線管連接起來。實驗開始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計的小磁針靜止在原位?！笨评D沒能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他的實驗示意圖見圖4-1-2。請你分析一下，科拉頓沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么？【題型4磁通量的變化問題】【例4】如圖所示，一個U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個金屬導(dǎo)體棒ab，有一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A.ab向右運動，同時使θ減小B.使磁感應(yīng)強度B減小，θ角同時也減小C.ab向左運動，同時增大磁感應(yīng)強度BD.ab向右運動，同時增大磁感應(yīng)強度B和θ角(0°＜θ＜90°)【變式4-1】磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量，如圖所示，通有恒定電流的直導(dǎo)線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框由位置1繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2，設(shè)前后兩次通過線框的磁通量變化大小分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則()A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．無法確定【變式4-2】如圖所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到Ⅱ，設(shè)先后兩次通過金屬框的磁通量變化量大小分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則ΔΦ1ΔΦ2【變式4-3】如圖所示，一水平放置的N匝矩形線框面積為S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向斜向上，與水平面成30°角，現(xiàn)若使矩形框以左邊的一條邊為軸轉(zhuǎn)到豎直的虛線位置，則此過程中磁通量的改變量的大小是多少？專題13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件】 【題型2電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用】 【題型3物理史實】 【題型4磁通量的變化問題】 【題型1產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件】【例1】(多選)用如圖所示裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，線圈A通過滑動變阻器和開關(guān)S1連接到電源上，線圈B通過開關(guān)S2連接到電流計上，將線圈A套在線圈B的里面。下列說法中正確的是()A．該裝置可用于探究線圈B中感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B．S2處于閉合狀態(tài)，在S1閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．S1處于閉合狀態(tài)，在S2閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．兩開關(guān)均處于閉合狀態(tài)，電路穩(wěn)定后勻速移動滑動變阻器的滑片，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)解析：選ABD線圈B沒有接電源，與電流表構(gòu)成回路，可用于探究線圈B中感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，A正確；S2處于閉合狀態(tài)，則線圈B與電流表構(gòu)成回路，在S1閉合瞬間，線圈A中電流增大，線圈A產(chǎn)生的磁場增強，則穿過線圈B的磁通量變大，所以線圈B中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B正確；S1處于閉合狀態(tài)，線圈A中的電流不變，產(chǎn)生的磁場不變，穿過線圈B的磁通量不變，所以在S2閉合瞬間，線圈B中沒有感應(yīng)電流，電流表指針不偏轉(zhuǎn)，C錯誤；兩開關(guān)均處于閉合狀態(tài)，電路穩(wěn)定后勻速移動滑動變阻器的滑片，則線圈A中電流變化，線圈A產(chǎn)生的磁場變化，則穿過線圈B的磁通量變化，所以線圈B中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D正確?！咀兪?-1】在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中，能觀察到感應(yīng)電流的是()A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化解析：選D只形成閉合回路，回路中的磁通量不變化，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B錯誤；線圈中插入條形磁鐵瞬間回路中磁通量有變化，電流表有變化，磁鐵不動后電流表無變化，C錯誤；給線圈通電或斷電瞬間，通過閉合回路的磁通量變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，能觀察到電流表的變化，D正確。【變式1-2】下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應(yīng)電流的是()解析：選A開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N中不產(chǎn)生感應(yīng)電流；磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過鋁環(huán)A的磁通量在增大，鋁環(huán)A中產(chǎn)生感應(yīng)電流；金屬框從A向B運動，穿過金屬框的磁通量時刻在變化，金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流；銅盤在磁場中按題圖所示方向轉(zhuǎn)動，銅盤的無數(shù)輻條切割磁感線，與外電路構(gòu)成閉合回路，產(chǎn)生感應(yīng)電流。故選A?！咀兪?-3】如圖所示，導(dǎo)線MON在中點O彎折成一定角度，OO′為其角平分線，在導(dǎo)線MON內(nèi)通以恒定電流I，由均勻?qū)Ь€制成的正方形小線框L中線與OO′重合，則能在L中產(chǎn)生感應(yīng)電流的辦法是()A．增大電流IB．將L沿OO′向右勻速移動C．將L沿OO′向右加速移動D．將L向上快速移動解析：選D根據(jù)右手螺旋定則可知，穿過正方形線框的磁通量為零，增大電流，磁通量不變，A錯誤；將線框沿OO′向右運動，穿過正方形線框的磁通量始終為零，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，B、C錯誤；將L向上快速移動，穿過正方形線框的磁通量發(fā)生變化，會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，D正確?！绢}型2電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用】【例2】(多選)高考考生入場時，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內(nèi)有通電線圈，當探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內(nèi)線圈中電流變化，報警器就會發(fā)出警報；靠近非金屬物體時則不發(fā)出警報。關(guān)于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D．金屬探測器利用的是當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化解析：選AD線圈通電后會產(chǎn)生磁場，當有金屬物體進入磁場時，通過金屬物體橫截面的磁通量發(fā)生變化，金屬物體內(nèi)部會產(chǎn)生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，由此判斷是否有金屬物體，靜電感應(yīng)現(xiàn)象是帶電體靠近導(dǎo)體時使導(dǎo)體感應(yīng)起電，故A、D正確?！咀兪?-1】（多選）我國已經(jīng)制定了登月計劃,假如航天員登月后想探測月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈。下列推斷中正確的是()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場有無B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表無示數(shù),則判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表有示數(shù),則判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數(shù)不為零答案:CD解析:只要線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流表有示數(shù),則說明月球上一定有磁場。如果沒有電流,只能說明線圈中的磁通量沒有發(fā)生變化,需要變換轉(zhuǎn)動軸或運動方向再試。如果線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,當空間有磁場時,至少會有一次產(chǎn)生感應(yīng)電流,C、D正確?！咀兪?-2】物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)實驗，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數(shù)過多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同解析：選D無論實驗用的是交流電還是直流電，閉合開關(guān)S的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量均增加，只要套環(huán)的材料是導(dǎo)體，套環(huán)中就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，套環(huán)就會跳起。如果套環(huán)是用塑料做的，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會受安培力作用而跳起。選項D正確?！咀兪?-3】掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是()答案A解析感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生變化．在A圖中，系統(tǒng)振動時，紫銅薄板隨之上下及左右振動，在磁場中的部分有時多有時少，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，阻礙系統(tǒng)的振動；在B圖中，只有紫銅薄板向左振動才產(chǎn)生感應(yīng)電流，而上下振動無感應(yīng)電流產(chǎn)生；在C圖中，無論紫銅薄板上下振動還是左右振動，都不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；在D圖中，只有紫銅薄板左右振動才產(chǎn)生感應(yīng)電流，而上下振動無感應(yīng)電流產(chǎn)生，故選項A正確，B、C、D錯誤．【題型3物理史實】【例3】在物理學的發(fā)展過程中，許多科學家做出了突出貢獻，下列關(guān)于科學家和他們的貢獻的說法正確的是()A．牛頓開創(chuàng)了實驗與邏輯推理相結(jié)合的研究方法，并用這種方法研究了力與運動的關(guān)系B．庫侖通過研究得出了電荷間的相互作用規(guī)律，并測出了自然界的最小帶電單位C．安培提出了分子電流假說，成功解釋了所有磁現(xiàn)象來源于運動電荷這一本質(zhì)D．法拉第通過大量實驗發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律解析：選C伽利略開創(chuàng)了實驗與邏輯推理相結(jié)合的研究方法，并用這種方法研究了力與運動的關(guān)系，A錯誤；庫侖通過研究得出了電荷間的相互作用規(guī)律，密立根測出了自然界的最小帶電單位，B錯誤；安培提出了分子電流假說，成功解釋了所有磁現(xiàn)象來源于運動電荷這一本質(zhì)，C正確；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但法拉第電磁感應(yīng)定律不是法拉第總結(jié)出來的，D錯誤?！咀兪?-1】1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為電流的磁效應(yīng)。(√)【變式3-2】奧斯特的實驗證實了電流的周圍存在磁場，法拉第經(jīng)過10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的途徑，法拉第認識到必須在變化、運動的過程中才能利用磁場產(chǎn)生電流。法拉第當時歸納出五種情形，請說出這五種情形各是什么？解析法拉第把能引起感應(yīng)電流的實驗現(xiàn)象歸納為五類：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導(dǎo)體。它們都與變化和運動有關(guān)。【變式3-3】史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計指針動了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動?！狈ɡ谝虼税l(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖4-1-1是這個實驗的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學家科拉頓設(shè)計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗：將一塊磁鐵在螺線管中移動，使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動對檢流計指針偏轉(zhuǎn)的影響，他把檢流計放到隔壁房間中去，用長導(dǎo)線把檢流計和螺線管連接起來。實驗開始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計的小磁針靜止在原位。”科拉頓沒能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他的實驗示意圖見圖4-1-2。請你分析一下，科拉頓沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么？答：科拉頓沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是因為電磁感應(yīng)現(xiàn)象是在變化或運動的過程中出現(xiàn)的，當科拉頓趕到隔壁房間去時，檢流小磁針已經(jīng)動過了，所以他沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象。【題型4磁通量的變化問題】【例4】如圖所示，一個U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個金屬導(dǎo)體棒ab，有一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A.ab向右運動，同時使θ減小B.使磁感應(yīng)強度B減小，θ角同時也減小C.ab向左運動，同時增大磁感應(yīng)強度BD.ab向右運動，同時增大磁感應(yīng)強度B和θ角(0°＜θ＜90°)答案A解析設(shè)此時回路面積為S，據(jù)題意，磁通量Φ＝BScosθ，S增大，θ減小，cosθ增大，則Φ增大，A正確；B減小，θ減小，cosθ