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2019年高中物理 第四章 電磁感應 1 劃時代的發(fā)現 2 探究感應電流的產生條件課時訓練 新人教版選修3-2 題組一　電磁感應的發(fā)現 1.在法拉第時代,下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中,能觀察到感應電流的是(　　) 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:閉合回路中沒有磁通量變化,不可能產生感應電流,A、B兩項錯誤;往閉合線圈中插入條形磁鐵會產生感應電流,但只是瞬時電流,等到相鄰房間觀察時,感應電流已經消失,C項錯誤;接電源的線圈在通電或斷電時,會使接電流表的線圈中的磁通量發(fā)生變化,產生感應電流,D項正確。 答案:D 2.(多選題)自然界的電、熱和磁等現象都是相互聯系的,很多物理學家為尋找它們之間的聯系做出了貢獻。下列說法正確的是(　　) A.奧斯特發(fā)現了電流的磁效應,揭示了電現象和磁現象之間的聯系 B.歐姆發(fā)現了歐姆定律,說明了熱現象和電現象之間存在聯系 C.法拉第發(fā)現了電磁感應現象,揭示了磁現象和電現象之間的聯系 D.焦耳發(fā)現了電流的熱效應,定量給出了電能和熱能之間的轉換關系 解析:本題考查了人類研究電、熱和磁現象的歷史過程,其中A、C、D選項是正確的,而歐姆定律研究的是電流與電壓和電阻之間的關系,不涉及熱與電之間的聯系,B錯誤。 答案:ACD 3.下列現象中,屬于電磁感應現象的是(　　) A.磁場對電流產生力的作用 B.變化的磁場使閉合回路產生感應電流 C.插入通電螺線管中的軟鐵棒被磁化 D.電流周圍產生磁場 解析:電磁感應現象即由磁場產生電場的現象,所以選項B正確;選項A為電流在磁場中的受力問題;選項C為磁化現象;選項D為“電生磁”現象。 答案:B 題組二　磁通量及其變化 4.關于磁通量,下列說法中正確的是(　　) A.磁通量不僅有大小,而且有方向,所以是矢量 B.磁通量越大,磁感應強度越大 C.通過某一面積的磁通量為零,該處磁感應強度不一定為零 D.磁通量就是磁感應強度 解析:磁通量是標量,故選項A不對;由Φ=BS⊥可知Φ由B和S⊥兩個因素決定,Φ較大,有可能是由于S⊥較大造成的,所以“磁通量越大,磁感應強度越大”的說法是錯誤的,故選項B不對;由 Φ=BS⊥可知,當線圈平面與磁場方向平行時,S⊥=0,Φ=0,但磁感應強度B不為零,故選項C對;磁通量和磁感應強度是兩個不同的物理量,故選項D不對。 答案:C 5.如圖,是用導線做成的圓形回路與一直導線構成的幾種位置組合,下列組合中,切斷直導線中的電流時,穿過閉合回路中磁通量變化的是(圖①②③中直導線都與圓形線圈在同一平面內,O點為線圈的圓心,圖④中直導線與圓形線圈平面垂直,并與其中心軸重合)(　　) 　　 　　　　　 　　　　　 　 A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 解析:通電直導線周圍空間的磁場是非勻強磁場,磁感線是在垂直于導線的平面內以導線為中心的同心圓,離導線越遠,磁感應強度越弱,所以①中磁通量、④中磁通量一直為零,②中既有向里的磁通量,也有向外的磁通量,但直導線中有電流時,合磁通量不為零,切斷直導線中電流時,磁通量變?yōu)榱?。③中線圈有向外的磁通量,切斷直導線中電流時,磁通量變?yōu)榱?故B正確。 答案:B 6. 在如圖所示的回路中,若回路面積從S0=8 m2變到St=18 m2,磁感應強度B同時從 B0=0.1 T方向垂直紙面向里變到 Bt=0.8 T 方向垂直紙面向外,則回路中的磁通量的變化量為(　　) A.7 Wb B.13.6 Wb C.15.2 Wb D.20.6 Wb 解析:因為B、S都變化,所以可用后來的磁通量減去原來的磁通量,取后來的磁通量為正。 ΔΦ=Φt-Φ0=BtSt-(-B0S0)=0.818 Wb-(-0.18) Wb=15.2 Wb,故選項C對。 答案:C 題組三　探究感應電流的產生條件 7. 某學生做“探究感應電流的產生條件”的實驗,將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關用導線連接成如圖所示的實驗電路,當他閉合、斷開開關時,電流表的指針都沒有偏轉,其原因是(　　) A.開關位置接錯 B.電流表的正、負極接反 C.線圈B的接頭3、4接反 D.蓄電池的正、負極接反 解析:應在蓄電池電路中加開關,通、斷開關時才會有變化的電流。題圖中把開關接入線圈B的電路中,對電流的變化不起作用。選項A正確。 答案:A 8.(多選題) 如右圖所示,豎直通電直導線與閉合導線環(huán)的平面垂直,且過圓環(huán)中心,則下列說法正確的是(　　) A.電流增強或減弱時,環(huán)中無感應電流 B.環(huán)豎直向上或向下運動時,環(huán)中有感應電流 C.環(huán)以導線為軸,在垂直于電流的平面內轉動時,環(huán)中有感應電流 D.環(huán)以自身的任意一條直徑為軸轉動時,環(huán)中無感應電流 解析:無論導線中電流是否變化,環(huán)豎直上下運動還是以導線為軸轉動,或以自身的任意一條直徑為軸轉動,穿過閉合導線環(huán)的磁通量都保持為零,沒有變化,都不會產生感應電流。 答案:AD 9.要研究電磁感應現象實驗,為了能明顯地觀察到實驗現象,請在如圖所示的實驗器材中選擇必要的器材,在圖中用實線接成相應的實物電路圖。 答案:實物電路圖如圖所示。 10. 如圖所示,一閉合金屬環(huán)從上而下通過通電螺線管,b為螺線管的中點,金屬環(huán)通過a、b、c三處時,能產生感應電流嗎? 解析:根據通電螺線管產生的磁場的特點,金屬環(huán)通過a處時,穿過金屬環(huán)的磁通量變大,能產生感應電流,金屬環(huán)通過b處時,b處為勻強磁場,穿過金屬環(huán)的磁通量不變,不產生感應電流,金屬環(huán)通過c處時,穿過金屬環(huán)的磁通量變小,產生感應電流。 答案:金屬環(huán)通過a、c處時產生感應電流;通過b處時不產生感應電流。 (建議用時:30分鐘) 1.(多選題)了解物理規(guī)律的發(fā)現過程,學會像科學家那樣觀察和思考,往往比掌握知識本身更重要。以下符合事實的是(　　) A.焦耳發(fā)現了電流熱效應的規(guī)律 B.庫侖總結出了點電荷間相互作用的規(guī)律 C.楞次發(fā)現了電流的磁效應,拉開了研究電與磁相互關系的序幕 D.牛頓將斜面實驗的結論合理外推,間接證明了自由落體運動是勻變速直線運動 解析:奧斯特發(fā)現了電流的磁效應,拉開了研究電與磁相互關系的序幕,選項C錯誤;伽利略將斜面實驗的結論合理外推,間接證明了自由落體運動是勻變速直線運動,選項D錯誤。 答案:AB 2.(多選題)如圖所示的實驗中,在一個足夠大的磁鐵的磁場中,如果AB沿水平方向運動速度的大小為v1,兩磁極沿水平方向運動速度的大小為v2,則(　　) A.當v1=v2,且方向相同時,可以產生感應電流 B.當v1=v2,且方向相反時,可以產生感應電流 C.當v1≠v2時,方向相同或相反都可以產生感應電流 D.當v2=0時,v1的方向改為與磁感線的夾角為θ,且θ<90,可以產生感應電流 解析:當v1=v2,且方向相同時,二者無相對運動,AB不切割磁感線,回路中無感應電流,選項A錯;當 v1=v2,且方向相反時,則AB切割磁感線,穿過回路的磁通量變大或變小,都有感應電流產生,選項B對;當v1≠v2時,無論方向相同或相反,二者都有相對運動,穿過回路的磁通量都會發(fā)生變化,有感應電流產生,選項C對;當v2=0,v1的方向與磁感線的夾角θ<90時,v1有垂直磁感線的方向的分量,即AB仍在切割磁感線,穿過回路的磁通量發(fā)生變化,有感應電流產生,選項D對。 答案:BCD 3. 如圖所示,條形磁鐵正上方放置一矩形線框,線框平面水平且與條形磁鐵平行。則線框由N極端勻速平移到S極端的過程中,線框中的感應電流的情況是(　　) A.線框中始終無感應電流 B.線框中始終有感應電流 C.線框中開始有感應電流,當線框運動到磁鐵中部時無感應電流,過中部后又有感應電流 D.線框中開始無感應電流,當線框運動到磁鐵中部時有感應電流,過中部后又無感應電流 解析:根據條形磁鐵的磁場分布情況可知,線框在磁鐵左端時,磁感線從線框下表面穿入;當運動到磁鐵中央時,穿過線框的磁通量為零;當線框在磁鐵右端時,磁感線從線框的上表面穿入,所以線框從磁鐵上方勻速運動的過程中,穿過線框的磁通量始終發(fā)生變化,線框中始終有感應電流,選項B正確。 答案:B 4.(多選題)月球車登月后要探測一下月球表面是否有磁場,應該怎樣進行實驗(　　) A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數來判斷磁場有無 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,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,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動,月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數不為零 解析:只要線圈中能產生感應電流,電流表有示數,就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動,當空間有磁場時,至少會有一次產生感應電流,選項C、D正確。 答案:CD 5.(多選題)下列說法中正確的是(　　) A.只要導體相對磁場運動,導體中就一定會產生感應電流 B.閉合導體回路在磁場中做切割磁感線運動,導體回路中不一定會產生感應電流 C.只要穿過閉合導體回路的磁通量不為零,導體回路中就一定會產生感應電流 D.只要穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化,導體回路中就一定會產生感應電流 解析:產生感應電流要有兩個條件:一是導體回路要閉合;二是穿過導體回路的磁通量要發(fā)生變化,所以選項D對;如果導體沒有構成閉合回路或構成閉合回路但沿磁感線運動,導體中就沒有感應電流,故選項A錯;如果閉合導體回路在與回路平面垂直的磁場中運動,兩邊都切割磁感線,但閉合導體回路的磁通量仍沒有發(fā)生變化,也不產生感應電流,故選項B對;穿過閉合導體回路的磁通量不為零,但如果磁通量沒有變化,回路中就沒有感應電流,故選項C錯。 答案:BD 6.(多選題) 如圖所示,一個金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強磁場中,下列做法中能使圓盤中產生感應電流的是(　　) A.圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉動 B.圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉動 C.圓盤在磁場中向右勻速平移 D.磁場均勻增加 解析:圓盤繞過圓心的豎直軸轉動和在磁場中勻速平移,都不會使其磁通量發(fā)生變化,故不會產生感應電流,選項A、C錯誤;圓盤繞水平軸轉動或磁場均勻增加,都會使穿過圓盤的磁通量發(fā)生變化,故有感應電流產生,選項B、D正確。 答案:BD 7. 如圖所示,在條形磁鐵的外面套著一個閉合金屬彈簧線圈P,現用力從四周拉彈簧線圈,使線圈包圍的面積變大,則下列關于穿過彈簧線圈磁通量的變化以及線圈中是否有感應電流產生的說法中,正確的是(　　) A.磁通量增大,有感應電流產生 B.磁通量增大,無感應電流產生 C.磁通量減小,有感應電流產生 D.磁通量減小,無感應電流產生 解析:本題中條形磁鐵磁感線的分布如圖所示(從上向下看)。 磁通量是指穿過一個面積的磁感線的多少,由于垂直紙面向外和垂直紙面向里的磁感線要抵消一部分,當彈簧線圈P的面積擴大時,垂直紙面向里的磁感線條數增加,而垂直紙面向外的磁感線條數是一定的,且比垂直紙面向里的磁感線條數多,故穿過P的磁通量將減小,回路中會有感應電流產生。 答案:C 8.如圖所示,在勻強磁場中的U形導軌上,有兩根等長的平行導線ab和cd,以相同的速度v勻速向右滑動。為使ab中有感應電流產生,對開關S來說(　　) A.斷開和閉合都可以　　　　B.應斷開 C.斷開和閉合都不行 D.應閉合 解析:若開關斷開,導線運動時,閉合回路abdc中磁通量不變,不產生感應電流;若開關閉合,導線運動時,閉合回路abNM中磁通量變化,產生感應電流,選項D正確。 答案:D 9.如圖所示,在邊長為2l的正方形區(qū)域內存在著磁感應強度為B的勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,有一邊長為l的正方形導線框沿垂直磁場方向以速度v勻速通過磁場區(qū)域,從ab邊剛進入磁場時開始計時(t=0): (1)試指出哪些時間段線框中有感應電流產生; (2)畫出磁通量隨時間變化的圖象。 解析:(1)線框進入磁場的過程,在0~時間段內有感應電流產生;線框離開磁場過程,在時間段內有感應電流產生。 (2)如圖所示,圖中磁通量最大值Φm=BS=Bl2。 答案:見解析 10. 如圖所示,矩形線圈abcd左半邊處在勻強磁場中,右半邊在磁場外,磁感應強度為B,線圈一半的面積為S,初始時磁場垂直于線圈平面,求下列情況中線圈中磁通量的變化量: (1)以ab邊為軸線圈轉過90; (2)以ab邊為軸線圈轉過60; (3)以中線ef為軸線圈轉過180。 解析:(1)線圈初始磁通量Φ1=BS,轉過90后, Φ2=0,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS,大小為BS。 (2)當線圈以ab邊為軸轉過60時,矩形線圈恰好全部進入磁場,Φ2=B2Scos 60=BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=0,說明磁通量未發(fā)生變化。 (3)當線圈繞中線轉過180時,因為Φ1=BS,磁感線是垂直于線圈的正前面向里穿過的,當線圈繞中線轉過180時,線圈的正后面轉到正前面,磁感線是從原正后面向里穿過的,故Φ2=-BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BS,大小為2BS。 答案:見解析