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10.2 法拉第电磁感应定律专项训练
2027 届高考物理一轮复习
一、单选题
1．在物理学发展的过程中观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起了重要作用，下列叙述符合史实的是
（ ）
A．法拉第在对理论和实验资料进行分析后总结出法拉第电磁感应定律
B．洛伦兹根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系
D．楞次认为磁场变化时会在空间激发出一种电场，叫感生电场
2．如图1 所示，水平桌面上固定的闭合金属线圈处于磁场中，磁感应强度B 随时间t 变化的图像如图2 所
示，垂直桌面向上为正方向。从上向下看，金属线圈中（ ）
A．
的时间内电流为逆时针方向
B．
的时间内电流为顺时针方向
C．
与
的时间内，电流方向相同
D．
的时间内，电流逐渐减小
3．某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈
面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈P 的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，
方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在t 时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P 在该时间内的平
均感应电动势为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．如图所示，间距为L 的足够长的平行光滑金属导轨ab、cd 水平固定，左侧接有电容为C 的电容器。垂
直导轨静止放置的导体棒甲、乙，质量分别为m 和2m，电阻均为R，长度均为L。整个装置处于磁感应强
度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。现使导体棒甲以v0大小的初速度水平向右运动，运动过程中两
棒不发生碰撞。导体棒与导轨接触良好，导轨电阻忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．初始时，通过导体棒甲和导体棒乙的电流大小相等
B．系统达到稳定状态前，当电容器两端电压为U 时，通过导体棒乙的电流为
C．系统达到稳定状态后，两导体棒的速度为
D．初始时，两导体棒间的距离至少为
5．如图，在xOy 平面内，x>0 的区域内有垂直纸面向外的磁场，磁场上边界为直线y=L，下边界为x 轴，
磁感应强度随横坐标变化而变化的关系为
。一无限长直导体棒初始时与y 轴正半轴重合，
某时刻以坐标原点为圆心顺时针转动，角速度恒为ω，则导体棒离开磁场前其产生的感应电动势最小值为
（ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图1 所示，足够长的水平粗糙固定导轨左侧接有
的定值电阻，导轨处于磁感应强度B=1T 的
匀强磁场中，方向垂直纸面向里，导轨间距d=1m。一质量m=2kg 的金属棒在水平拉力F 作用下以初速度v0
开始从EF 处沿导轨向右运动，金属棒中的电流i 与位移x 的关系图像如图2 所示。已知金属棒与导轨间动
摩擦因数
忽略金属棒与导轨电阻，不计电磁辐射。则（ ）
A．金属棒在 x=2m 处的速度为5m/s
B．金属棒做匀加速直线运动
C．从开始到x=2m 处回路产生的焦耳热为2.25J
D．从开始到x=2m 处拉力做功为90.5J
7．如图所示，间距为
的足够长光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，整个导轨处在竖直向上的匀强磁
场中，磁感应强度大小为
。导轨连接有阻值为
的定值电阻和一个直流电阻为
的自感线圈。闭合开关
，导轨右侧的金属棒在水平向右的外力作用下以速度向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终与
导轨垂直并接触良好。已知金属棒接入电路的电阻为
，导轨的电阻忽略不计。下列说法正确的是
（ ）
A．线圈
端电势低于
端电势
B．通过线圈的电流大小为
C．水平外力大小为
D．断开开关
的瞬间，线圈
端电势高于
端电势
二、多选题
8．如图所示，单匝“L”形导线框置于磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中，线框相邻两边
均互相垂直，即折角
不变，各边长均为L。线框绕be 所在直线以角速度
顺时针（俯视）匀速转
动，be 与磁场方向垂直，
时，abef 与磁场方向平行，则（ ）
A．
时，电流方向为
B．
时，感应电动势为
C．
时，感应电动势为0
D．
到
过程中，感应电动势平均值为
9．如图所示，倾角
的光滑斜面上存在着两个磁感应强度大小均为
的匀强磁场区域，区域Ⅰ
和区域Ⅱ的磁场方向分别垂直于斜面向上和向下，磁场宽度
及
均为
。一个质量
、总电阻
（每边电阻相等）、边长也为
的单匝正方形导线框
由静止开始沿斜面下滑，
边
恰好匀速穿过区域Ⅰ，再经区域Ⅱ的磁场后离开。则（ ）
A．
边刚进入磁场Ⅰ时线框中电流方向由
到
B．
边刚进入磁场Ⅰ时
两端的电压为
C．
边刚进入磁场Ⅱ时加速度大小为零
D．
边刚进入磁场Ⅱ至到达
的过程中，通过
边的电荷量为
10．如图甲所示，两根光滑长直导轨
和
在 A 点连接，夹角为
，处于磁感应强度为 B 的
匀强磁场中。一根长直金属杆垂直
放置，始终与导轨接触良好，开始时与 A 点相距
。杆与 A
点之间的导轨上连接一阻值为
的电阻，其余各处电阻均不计。
时刻，在外力作用下，杆沿平行
方向以初速度
向右运动，位移为
时到达
处。杆速度倒数
与位移
间的关系如图
乙所示，则（ ）
A．金属杆做匀减速直线运动
B．回路中的感应电动势保持不变
C．运动到
过程中，通过电阻的电量为
D．运动到
过程中，电阻上产生的热量为
三、实验题
11．利用如图所示的实验装置进行“探究感应电流方向”的实验。
(1)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应放置在______（填“a”或“b”）位置。
(2)下列操作不能产生感应电流的是______。
A．开关闭合瞬间
B．开关闭合后，滑动变阻器滑片不动
C．开关断开瞬间
D．开关闭合后，迅速移动滑动变阻器的滑片
(3)将线圈A 插入线圈B 中，闭合开关S 瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关S 闭合，以下操作中也能
使电流计指针右偏的是______。
A．拔出线圈A
B．将滑动变阻器的滑片向左移动
C．将滑动变阻器的滑片向右移动
(4)某同学第一次将滑动变阻器的滑片慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片快速向右移动，发现第
二次电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈B 中的______（填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量
的变化率”）第二次比第一次的大。
12．某同学利用如图的装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化．内阻r=40的螺线管
固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接．滑动变阻器最大阻值40，初始时
滑片位于正中间20的位置．打开传感器，将质量m=0.01kg 的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表
面为N 极．穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转
动），释放点到海绵垫高度差h=0.25m．计算机屏幕上显示出如图的U Ⅰ-t 曲线，重力加速度g=10m/s2．
计算结果均保留3 位有效数字
．如果有下列根号可取相应的近似值：
；
,g=10m/s2．
（1）磁铁穿过螺线管过程中，螺线管产生的感应电动势最大值约为_________ V．
（2）图像中UI 出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内
部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是( )
A．线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
B．如果仅略减小h，两个峰值都会减小
C．如果仅略减小h，两个峰值可能会相等
D．如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
（3）在磁铁下降h=0.25m 的过程中，可估算重力势能转化为电能的效率约是_____．
四、解答题
13．如图所示，竖直平面内固定一足够长的“U”型金属导轨，质量为
、电阻不计的金属棒
垂直导轨
静置于绝缘固定支架上。支架上方存在竖直向下的匀强磁场，边长为
的正方形区域
内存在垂直纸面
向外的匀强磁场，两磁场互不影响，且磁感应强度大小
与时间的关系均为
（T）。支架上方导轨
单位长度的电阻为，下方导轨的总电阻为
。从
时刻开始，对金属棒
施加竖直向上的拉力，使
其以加速度
向上做匀加速直线运动。金属棒
始终与导轨接触良好，与导轨间动摩擦因数为
，不计
空气阻力，重力加速度大小为
。求：
(1)
区域产生感应电动势的大小
和金属棒
中电流的方向；
(2)
时，金属棒
中的电流大小
；
(3)经过多长时间，对金属棒
所施加的拉力达到最大值，并求此最大值
。
14．一探究实验小组设计了用两种方式实现电磁驱动的装置。如图所示，间距为的两光滑平行导轨左端
连接电源和定值电阻，导轨平面处于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。开始时，导体棒静止在导轨上，
单刀双掷开关S 接通1，磁场以速度
向右匀速运动，导体棒
运动中受到恒定阻力
；S 接通2，磁场不
动，导体棒
运动中受到阻力
（
，v 为导体棒速度）。已知导体棒质量为
，电阻为
，
定值电阻阻值也为
，电源的电动势为
，忽略其内阻，其它电阻均不计。
(1)若S 接通1，则稳定后导体棒的速度
；
(2)若S 接通2，经过时间导体棒恰好达到稳定状态，则此过程中导体棒经过的位移
；
(3)若S 刚接通2 的同时，磁场以速度
向右匀速运动，导体棒
运动中受到阻力为
，则稳定后的时间
内系统消耗的能量
。
15．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角
的斜面上，间距为
，空间分布着磁感
应强度大小
、方向与导轨平面垂直且向上的匀强磁场。将两根金属棒
、
放置在导轨上，并将
用轻绳通过光滑定滑轮和物块连接，轻绳对
的拉力方向平行于导轨。已知金属棒
、
的长度均为
，
电阻均为
，金属棒
、
和物块的质量分别为
、
、
，金属棒
、
始终与导轨垂直且接触
良好，不考虑其他电阻，忽略一切摩擦，重力加速度
。
(1)若
，将金属棒
锁定，释放金属棒
，求金属棒
的最终速度的大小；
(2)若
，将
由静止释放的同时使
和以
的速度运动且沿竖直向下运动，求金
属棒
的最终速度的大小；
(3)若
、
、
，将
、
与同时由静止释放后，求最终
、
的速度大小及
释放后
棒的位移为
过程中流过
棒某横截面的电荷量。
参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
A
C
C
D
B
BD
AD
BCD
11．(1)a
(2)B
(3)C
(4)磁通量的变化率
12． 1.05V ABD 2.582.76%
13．(1)
，从
流向
(2)
(3)
，
【详解】（1）由法拉第电磁感应定律，感应电动势
由题意知
（T），可知
联立解得
由楞次定律，可知金属棒
中电流的方向从
流向
（2）金属棒向上运动的位移
支架上方的电阻
由闭合电路欧姆定律得
联立解得
（3）根据牛顿第二定律
又由
，其中
联立可得
根据均值不等式可知，当
时，
有最大值
解得
，
14．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）稳定时，产生的感应电动势
此时的感应电流
根据平衡条件有
解得
（2）稳定时回路中的电流
根据平衡条件有
解得
从静止开始加速到
的过程中，根据动量定理有
其中
，
此过程中导体棒经过的位移
解得
（3）令稳定时导体棒的速度为
，回路中的电流
稳定时，根据平衡条件有
解得
，
稳定后t 时间内，回路中的焦耳热
稳定后t 时间内，导体棒克服阻力做的功
根据能量守恒定律有
解得
15．(1)
(2)
(3)
，
，
【详解】（1）将金属棒b 锁定，释放金属棒a，当金属棒a 匀速下滑，有
金属棒
受到的安培力为
根据闭合电路欧姆定律，回路中的电流为
设金属棒
最终速度的大小为
，感应电动势为
联立解得
（2）最终稳定时，合力为零，对
有
对b、c 整体有
金属棒a、b 受到的安培力均为
根据闭合电路欧姆定律，回路中的电流为
设金属棒a、b 的最终速度的大小分别为
、
，感应电动势为
联立解得
因
，则
、
与组成的系统动量守恒，有
代入
，
，可得
联立
，解得
（3）最终稳定时，合力为零，对
有
对b、c 整体有
金属棒a、b 受到的安培力均为
根据闭合电路欧姆定律，回路中的电流为
设金属棒a、b 的最终速度的大小分别为
、
，感应电动势为
联立可得
因
，则
、
与组成的系统动量守恒，有
代入
、
、
，得
联立
，解得
，
设在极短的时间
内，由
，得
对等式两边求和可得位移
已知
，解得
设在极短的时间
内，流过
某横截面的电荷量
对等式两边求和可得电荷量
