2019年高中物理 第四章 电磁感应 1 划时代的发现 2 探究感应电流的产生条件课时训练 新人教版选修3-2.doc

2019年高中物理 第四章 电磁感应 1 划时代的发现 2 探究感应电流的产生条件课时训练 新人教版选修3-2题组一电磁感应的发现1.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化解析:闭合回路中没有磁通量变化,不可能产生感应电流,A、B两项错误;往闭合线圈中插入条形磁铁会产生感应电流,但只是瞬时电流,等到相邻房间观察时,感应电流已经消失,C项错误;接电源的线圈在通电或断电时,会使接电流表的线圈中的磁通量发生变化,产生感应电流,D项正确。答案:D2.(多选题)自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下列说法正确的是()A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发现了欧姆定律,说明了热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发现了电流的热效应,定量给出了电能和热能之间的转换关系解析:本题考查了人类研究电、热和磁现象的历史过程,其中A、C、D选项是正确的,而欧姆定律研究的是电流与电压和电阻之间的关系,不涉及热与电之间的联系,B错误。答案:ACD3.下列现象中,属于电磁感应现象的是()A.磁场对电流产生力的作用B.变化的磁场使闭合回路产生感应电流C.插入通电螺线管中的软铁棒被磁化D.电流周围产生磁场解析:电磁感应现象即由磁场产生电场的现象,所以选项B正确;选项A为电流在磁场中的受力问题;选项C为磁化现象;选项D为“电生磁”现象。答案:B题组二磁通量及其变化4.关于磁通量,下列说法中正确的是()A.磁通量不仅有大小,而且有方向,所以是矢量B.磁通量越大,磁感应强度越大C.通过某一面积的磁通量为零,该处磁感应强度不一定为零D.磁通量就是磁感应强度解析:磁通量是标量,故选项A不对;由=BS可知由B和S两个因素决定,较大,有可能是由于S较大造成的,所以“磁通量越大,磁感应强度越大”的说法是错误的,故选项B不对;由 =BS可知,当线圈平面与磁场方向平行时,S=0,=0,但磁感应强度B不为零,故选项C对;磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量,故选项D不对。答案:C5.如图,是用导线做成的圆形回路与一直导线构成的几种位置组合,下列组合中,切断直导线中的电流时,穿过闭合回路中磁通量变化的是(图中直导线都与圆形线圈在同一平面内,O点为线圈的圆心,图中直导线与圆形线圈平面垂直,并与其中心轴重合)() A.B.C.D.解析:通电直导线周围空间的磁场是非匀强磁场,磁感线是在垂直于导线的平面内以导线为中心的同心圆,离导线越远,磁感应强度越弱,所以中磁通量、中磁通量一直为零,中既有向里的磁通量,也有向外的磁通量,但直导线中有电流时,合磁通量不为零,切断直导线中电流时,磁通量变为零。中线圈有向外的磁通量,切断直导线中电流时,磁通量变为零,故B正确。答案:B6.在如图所示的回路中,若回路面积从S0=8 m2变到St=18 m2,磁感应强度B同时从 B0=0.1 T方向垂直纸面向里变到 Bt=0.8 T 方向垂直纸面向外,则回路中的磁通量的变化量为()A.7 WbB.13.6 WbC.15.2 WbD.20.6 Wb解析:因为B、S都变化,所以可用后来的磁通量减去原来的磁通量,取后来的磁通量为正。=t-0=BtSt-(-B0S0)=0.818 Wb-(-0.18) Wb=15.2 Wb,故选项C对。答案:C题组三探究感应电流的产生条件7.某学生做“探究感应电流的产生条件”的实验,将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路,当他闭合、断开开关时,电流表的指针都没有偏转,其原因是()A.开关位置接错B.电流表的正、负极接反C.线圈B的接头3、4接反D.蓄电池的正、负极接反解析:应在蓄电池电路中加开关,通、断开关时才会有变化的电流。题图中把开关接入线圈B的电路中,对电流的变化不起作用。选项A正确。答案:A8.(多选题)如右图所示,竖直通电直导线与闭合导线环的平面垂直,且过圆环中心,则下列说法正确的是()A.电流增强或减弱时,环中无感应电流B.环竖直向上或向下运动时,环中有感应电流C.环以导线为轴,在垂直于电流的平面内转动时,环中有感应电流D.环以自身的任意一条直径为轴转动时,环中无感应电流解析:无论导线中电流是否变化,环竖直上下运动还是以导线为轴转动,或以自身的任意一条直径为轴转动,穿过闭合导线环的磁通量都保持为零,没有变化,都不会产生感应电流。答案:AD9.要研究电磁感应现象实验,为了能明显地观察到实验现象,请在如图所示的实验器材中选择必要的器材,在图中用实线接成相应的实物电路图。答案:实物电路图如图所示。10.如图所示,一闭合金属环从上而下通过通电螺线管,b为螺线管的中点,金属环通过a、b、c三处时,能产生感应电流吗?解析:根据通电螺线管产生的磁场的特点,金属环通过a处时,穿过金属环的磁通量变大,能产生感应电流,金属环通过b处时,b处为匀强磁场,穿过金属环的磁通量不变,不产生感应电流,金属环通过c处时,穿过金属环的磁通量变小,产生感应电流。答案:金属环通过a、c处时产生感应电流;通过b处时不产生感应电流。(建议用时:30分钟)1.(多选题)了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是()A.焦耳发现了电流热效应的规律B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C.楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕D.牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动解析:奥斯特发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕,选项C错误;伽利略将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动,选项D错误。答案:AB2.(多选题)如图所示的实验中,在一个足够大的磁铁的磁场中,如果AB沿水平方向运动速度的大小为v1,两磁极沿水平方向运动速度的大小为v2,则()A.当v1=v2,且方向相同时,可以产生感应电流B.当v1=v2,且方向相反时,可以产生感应电流C.当v1v2时,方向相同或相反都可以产生感应电流D.当v2=0时,v1的方向改为与磁感线的夹角为,且90,可以产生感应电流解析:当v1=v2,且方向相同时,二者无相对运动,AB不切割磁感线,回路中无感应电流,选项A错;当 v1=v2,且方向相反时,则AB切割磁感线,穿过回路的磁通量变大或变小,都有感应电流产生,选项B对;当v1v2时,无论方向相同或相反,二者都有相对运动,穿过回路的磁通量都会发生变化,有感应电流产生,选项C对;当v2=0,v1的方向与磁感线的夹角90时,v1有垂直磁感线的方向的分量,即AB仍在切割磁感线,穿过回路的磁通量发生变化,有感应电流产生,选项D对。答案:BCD3.如图所示,条形磁铁正上方放置一矩形线框,线框平面水平且与条形磁铁平行。则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中,线框中的感应电流的情况是()A.线框中始终无感应电流B.线框中始终有感应电流C.线框中开始有感应电流,当线框运动到磁铁中部时无感应电流,过中部后又有感应电流D.线框中开始无感应电流,当线框运动到磁铁中部时有感应电流,过中部后又无感应电流解析:根据条形磁铁的磁场分布情况可知,线框在磁铁左端时,磁感线从线框下表面穿入;当运动到磁铁中央时,穿过线框的磁通量为零;当线框在磁铁右端时,磁感线从线框的上表面穿入,所以线框从磁铁上方匀速运动的过程中,穿过线框的磁通量始终发生变化,线框中始终有感应电流,选项B正确。答案:B4.(多选题)月球车登月后要探测一下月球表面是否有磁场,应该怎样进行实验()A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无B.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表无示数,则判断月球表面无磁场C.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表有示数,则判断月球表面有磁场D.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁场,则电流表至少有一次示数不为零解析:只要线圈中能产生感应电流,电流表有示数,就说明月球上一定有磁场。如果没有电流,只能说明线圈中的磁通量没有发生变化,需要变换转动轴或运动方向再试。如果线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,当空间有磁场时,至少会有一次产生感应电流,选项C、D正确。答案:CD5.(多选题)下列说法中正确的是()A.只要导体相对磁场运动,导体中就一定会产生感应电流B.闭合导体回路在磁场中做切割磁感线运动,导体回路中不一定会产生感应电流C.只要穿过闭合导体回路的磁通量不为零,导体回路中就一定会产生感应电流D.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,导体回路中就一定会产生感应电流解析:产生感应电流要有两个条件:一是导体回路要闭合;二是穿过导体回路的磁通量要发生变化,所以选项D对;如果导体没有构成闭合回路或构成闭合回路但沿磁感线运动,导体中就没有感应电流,故选项A错;如果闭合导体回路在与回路平面垂直的磁场中运动,两边都切割磁感线,但闭合导体回路的磁通量仍没有发生变化,也不产生感应电流,故选项B对;穿过闭合导体回路的磁通量不为零,但如果磁通量没有变化,回路中就没有感应电流,故选项C错。答案:BD6.(多选题)如图所示,一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中,下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是()A.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C.圆盘在磁场中向右匀速平移D.磁场均匀增加解析:圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移,都不会使其磁通量发生变化,故不会产生感应电流,选项A、C错误;圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加,都会使穿过圆盘的磁通量发生变化,故有感应电流产生,选项B、D正确。答案:BD7.如图所示,在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P,现用力从四周拉弹簧线圈,使线圈包围的面积变大,则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中,正确的是()A.磁通量增大,有感应电流产生B.磁通量增大,无感应电流产生C.磁通量减小,有感应电流产生D.磁通量减小,无感应电流产生解析:本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)。磁通量是指穿过一个面积的磁感线的多少,由于垂直纸面向外和垂直纸面向里的磁感线要抵消一部分,当弹簧线圈P的面积扩大时,垂直纸面向里的磁感线条数增加,而垂直纸面向外的磁感线条数是一定的,且比垂直纸面向里的磁感线条数多,故穿过P的磁通量将减小,回路中会有感应电流产生。答案:C8.如图所示,在匀强磁场中的U形导轨上,有两根等长的平行导线ab和cd,以相同的速度v匀速向右滑动。为使ab中有感应电流产生,对开关S来说()A.断开和闭合都可以B.应断开C.断开和闭合都不行D.应闭合解析:若开关断开,导线运动时,闭合回路abdc中磁通量不变,不产生感应电流;若开关闭合,导线运动时,闭合回路abNM中磁通量变化,产生感应电流,选项D正确。答案:D9.如图所示,在边长为2l的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,有一边长为l的正方形导线框沿垂直磁场方向以速度v匀速通过磁场区域,从ab边刚进入磁场时开始计时(t=0):(1)试指出哪些时间段线框中有感应电流产生;(2)画出磁通量随时间变化的图象。解析:(1)线框进入磁场的过程,在0时间段内有感应电流产生;线框离开磁场过程,在时间段内有感应电流产生。(2)如图所示,图中磁通量最大值m=BS=Bl2。答案:见解析10.如图所示,矩形线圈abcd左半边处在匀强磁场中,右半边在磁场外,磁感应强度为B,线圈一半的面积为S,初始时磁场垂直于线圈平面,求下列情况中线圈中磁通量的变化量:(1)以ab边为轴线圈转过90;(2)以ab边为轴线圈转过60;(3)以中线ef为轴线圈转过180。解析:(1)线圈初始磁通量1=BS,转过90后,2=0,所以=2-1=-BS,大小为BS。(2)当线圈以ab边为轴转过60时,矩形线圈恰好全部进入磁场,2=B2Scos 60=BS,所以=2-1=0,说明磁通量未发生变化。(3)当线圈绕中线转过180时,因为1=BS,磁感线是垂直于线圈的正前面向里穿过的,当线圈绕中线转过180时,线圈的正后面转到正前面,磁感线是从原正后面向里穿过的,故2=-BS,所以=2-1=-2BS,大小为2BS。答案:见解析