《2019-2020學年高中物理 第一章 1 電磁感應的發(fā)現(xiàn) 2 感應電流產(chǎn)生的條件練習（含解析）教科版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學年高中物理 第一章 1 電磁感應的發(fā)現(xiàn) 2 感應電流產(chǎn)生的條件練習（含解析）教科版選修3-2（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1.電磁感應的發(fā)現(xiàn)2.感應電流產(chǎn)生的條件 基礎(chǔ)鞏固 1.許多科學家在物理學發(fā)展中作出了重要的貢獻,首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應和電磁感應現(xiàn)象的物理學家分別是(　　) A.麥克斯韋和法拉第 B.法拉第和密立根 C.奧斯特和法拉第 D.奧斯特和安培 解析:1820年,丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)載流導體能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),首次發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應;1831年,英國物理學家法拉第首次發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,選項C正確.麥克斯韋預言了電磁波的存在,密立根通過油滴實驗測定了元電荷的數(shù)值,安培發(fā)現(xiàn)了磁場對電流的作用規(guī)律,選項A、B、D錯誤. 答案:C 2.1825年,瑞士物理學家德拉里夫的助手科拉頓將一個螺線

2、管與電流計相連,為了避免強磁性磁體的影響,他把電流計放在另外一個房間.當他把磁鐵投入螺線管中后,立即跑到另一個房間去觀察.關(guān)于科拉頓進行的實驗,下列說法正確的是(　　) A.在科拉頓整個操作過程中,電流計不發(fā)生偏轉(zhuǎn) B.將磁鐵投入螺線管瞬間,電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn),但科拉頓跑到房間觀察時,電流計已不再偏轉(zhuǎn) C.科拉頓無法觀察到電流計偏轉(zhuǎn)的原因是當時電流計靈敏度不夠 D.科拉頓無法觀察到電流計偏轉(zhuǎn)的原因是導線過長,電流過小 解析:將磁鐵放入線圈的過程中,由于線圈切割磁感線而產(chǎn)生了電磁感應現(xiàn)象,從而可以在電路中產(chǎn)生電流,故電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn);但由于產(chǎn)生的感應電流很快就消失,所以等他跑過去觀察時,電流

3、計已不再偏轉(zhuǎn)了,故B正確. 答案:B 3.兩個圓環(huán)A、B如圖所示放置,且半徑RA>RB,一條形磁鐵的軸線過兩個圓環(huán)的圓心處,且與圓環(huán)平面垂直,則穿過A、B環(huán)的磁通量ΦA(chǔ)和ΦB的關(guān)系是(　　) A.ΦA(chǔ)>ΦB B.ΦA(chǔ)=ΦB C.ΦA(chǔ)<ΦB D.無法確定 解析:本題考查合磁通量的求解.解題時要注意有兩個方向的磁感線穿過線圈,磁通量應用抵消之后所剩余的磁感線的凈條數(shù)描述.從上向下看,穿過圓環(huán)A、B的磁感線如圖所示,磁感線有進有出,A、B環(huán)中指向紙外的磁感線條數(shù)一樣多,但A環(huán)向里的磁感線條數(shù)較多,抵消得多,凈剩條數(shù)少,所以ΦA(chǔ)<ΦB,選C. 答案:C 4.(多選)如圖所示,線框

4、水平向右通過有限勻強磁場的過程中,線框中產(chǎn)生感應電流的情況為(線框?qū)挾刃∮诖艌鰧挾?(　　) A.進磁場時有電流 B.出磁場時有電流 C.在磁場中運動時有電流 D.整個過程中都有電流 解析:當線框進磁場時,磁通量增加,而出磁場時通過線框的磁通量減小,所以進、出磁場時都有感應電流產(chǎn)生,選項A、B正確;線框在磁場中運動時,磁通量不變,沒有感應電流產(chǎn)生,選項C、D錯誤. 答案:AB 5.如圖所示,半徑為R的圓形線圈共有n匝,其中心位置處半徑為r的范圍內(nèi)有勻強磁場,磁場方向垂直線圈平面,若磁感應強度為B,則穿過線圈的磁通量為 (　　) A.πBR2 B.πBr2 C.nπBR2

5、 D.nπBr2 解析:由磁通量的定義式知Φ=BS=πBr2(S為有效面積,且Φ與匝數(shù)無關(guān)),故B正確. 答案:B 6.如圖所示,閉合圓導線線圈放置在勻強磁場中,線圈平面與磁場平行,其中ac、bd分別是平行、垂直于磁場方向的兩條直徑.試分析線圈做如下運動時,能產(chǎn)生感應電流的是(　　) A.使線圈在紙面內(nèi)平動 B.使線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動 C.使線圈以ac為軸轉(zhuǎn)動 D.使線圈以bd為軸轉(zhuǎn)動 解析:本題可根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件——穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,來判斷能否產(chǎn)生感應電流.題圖所示位置線圈與磁場平行,穿過線圈平面的磁通量為零.由于磁場為勻強磁場,線圈在平面內(nèi)

6、平動或轉(zhuǎn)動時,其磁通量始終為零,沒有變化,因此不會產(chǎn)生感應電流,故選項A錯誤.使線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動,或使線圈以ac為軸轉(zhuǎn)動,線圈與磁場保持平行,穿過線圈平面的磁通量一直為零,沒有變化,所以不產(chǎn)生感應電流,故選項B、C錯誤.當線圈以bd為軸轉(zhuǎn)動時,穿過線圈的磁感線條數(shù)將發(fā)生變化,則磁通量將發(fā)生變化,則線圈有感應電流產(chǎn)生,故選項D正確. 答案:D 7.如圖所示,將一線圈放在勻強磁場中,線圈平面平行于磁感線,則線圈中有感應電流產(chǎn)生的是(　　) A.線圈繞N邊轉(zhuǎn)動 B.線圈繞M邊轉(zhuǎn)動 C.線圈垂直于磁感線向上運動 D.線圈平行于磁感線向右運動 解析:當線圈繞N邊轉(zhuǎn)動時

7、,線圈中的磁通量一直為零,沒有發(fā)生變化,無感應電流產(chǎn)生,故選項A錯誤;當線圈繞M邊轉(zhuǎn)動時,磁通量增大,發(fā)生了變化,有感應電流產(chǎn)生,故選項B正確;當線圈垂直于磁感線運動時,磁通量一直為零,不發(fā)生變化,無感應電流,故選項C錯誤;當線圈平行于磁感線運動時,磁通量一直為零,無感應電流,故選項D錯誤. 答案:B 8.某同學用如圖所示的實驗裝置探究電磁感應的產(chǎn)生條件,發(fā)現(xiàn)將條形磁鐵快速插入(或拔出)線圈時,甲圖中的電流表發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn),而乙圖中的小燈泡始終不發(fā)光(檢查電路沒有發(fā)現(xiàn)問題),試分析小燈泡不發(fā)光的原因:? 　.? 答案:通過小燈泡的電流太

8、小 能力提升 1.水平固定的大環(huán)中通過恒定的強電流I,從上向下看為逆時針方向,如圖所示,有一小銅環(huán),從上向下穿過大圓環(huán),且保持環(huán)面與大環(huán)平行且共軸,下落過程中小環(huán)中產(chǎn)生感應電流的過程(　　) A.只在小環(huán)接近大環(huán)的過程中 B.只在小環(huán)遠離大環(huán)的過程中 C.只在小環(huán)經(jīng)過大環(huán)的過程中 D.在小環(huán)下落的整個過程中 解析:由環(huán)形電流磁感線的分布可知小環(huán)在運動的過程中,無論是接近還是遠離大環(huán),穿過小環(huán)的磁通量均在變化,所以小環(huán)下落的整個過程均能產(chǎn)生感應電流,故選D. 答案:D 2.某學生做觀察電磁感應現(xiàn)象的實驗,將電流計、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導線連接成如圖所示的實驗電路,當他

9、閉合、斷開開關(guān)時,電流計的指針都沒有偏轉(zhuǎn),其原因是(　　) A.開關(guān)位置接錯 B.電流計的正、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:本實驗是用來研究在開關(guān)通斷瞬間,磁場發(fā)生變化,是否會產(chǎn)生感應電流的情況.題圖中所示開關(guān)的連接不能控制含有電源的電路中電流的通斷,因而圖中接法達不到目的.開關(guān)應串聯(lián)到電源和接頭1(或接頭2)之間. 答案:A 3.(多選)一磁感應強度為B的勻強磁場方向水平向右,一面積為S的矩形線圈abcd如圖所示放置,平面abcd與豎直方向成θ角,θ=30°.將abcd繞ad軸轉(zhuǎn)60°角,則穿過線圈平面的磁通量的變化量可能為(　　)

10、 A.0 B.2BS C.12BS D.32BS 解析:開始時穿過線圈平面的磁通量為Φ1=BScosθ,后來穿過平面的磁通量有兩種可能:Φ2=0或Φ2'=BScosθ,則磁通量的變化量為ΔΦ=BScosθ=32BS或ΔΦ'=0,選項A、D正確. 答案:AD 4.如圖所示,ab是水平面上一個圓線圈的直徑,在過ab的豎直平面內(nèi)有一根通電直導線ef.已知ef平行于ab,當ef豎直向上平移時,電流磁場穿過圓線圈面積的磁通量將(　　) A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.始終為零 D.不為零,但保持不變 解析:利用安培定則判斷電流產(chǎn)生的磁場,作出如圖所示俯視圖,考慮到磁場具有對稱

11、性,可以知道,穿進圓線圈的磁感線的條數(shù)與穿出圓線圈的磁感線的條數(shù)是相等的,故選C. 答案:C 5.(多選)如圖所示,金屬導線框abcd放在水平光滑金屬導軌上,在磁場中向右運動,勻強磁場垂直于水平面向下,則(　　) A.G1表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B.G2表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) C.G1表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.G2表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 解析:ab導線與G1、G2兩電表形成回路,導線框向右運動時,回路中磁通量增加,產(chǎn)生感應電流,故兩電表的指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn). 答案:AB 6.如圖所示,有一個100匝的線圈,其橫截面是邊長l=0.20 m的正方形,放在磁感應強度為B=0.50 T的勻強磁場中

12、,線圈平面與磁場垂直.若將磁場的方向反向或?qū)⑦@個線圈橫截面的形狀由正方形改變成圓形(橫截面的周長不變),求在這兩個過程中穿過線圈的磁通量分別改變了多少. 解析:線圈橫截面是正方形時的面積 S1=l2=(0.20m)2=4.0×10-2m2 穿過線圈的磁通量 Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2Wb=2×10-2Wb B變?yōu)橄喾捶较蚝?Φ2=-BS1=-2×10-2Wb ΔΦ=Φ2-Φ1=-4×10-2Wb 線圈橫截面形狀為圓形時,其半徑r=4l2π=2lπ 面積S2=π2lπ2=425πm2 穿過線圈的磁通量 Φ2'=BS2=0.50×425πWb≈2.55×10-

13、2Wb 所以磁通量的變化量 ΔΦ'=Φ2'-Φ1=(2.55-2.0)×10-2Wb=5.5×10-3Wb. 答案:-4×10-2 Wb　5.5×10-3 Wb 7.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(zhuǎn)過90°; (2)以ab邊為軸線圈轉(zhuǎn)過60°; (3)以中線ef為軸線圈轉(zhuǎn)過180°. 解析:(1)線圈初始磁通量Φ1=BS,以ab邊為軸轉(zhuǎn)過90°后,Φ2=0,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS,大小為BS. (2)當線圈以ab邊

14、為軸轉(zhuǎn)過60°時,矩形線圈恰好全部進入磁場,Φ2=B·2Scos60°=BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=0,說明磁通量未發(fā)生變化. (3)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(zhuǎn)過180°時,線圈的正后面轉(zhuǎn)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 8.如圖所示,固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動.t=0時,磁感應強度為B0,此時MN到達的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個邊長為l的正方形.為使MN棒中不產(chǎn)生感應電流,從t=0開始,磁感應強度Bt應怎樣隨時間t變化?請推導這種情況下Bt與t的關(guān)系式. 解析:要使MN棒中不產(chǎn)生感應電流,則閉合回路MDEN中的磁通量Φ必須保持不變.否則Φ一旦變化,則MN棒中就會產(chǎn)生感應電流.整個過程中磁通量Φ保持不變,由Φ=BS知Φ=B0l2=Bt(l2+lvt),解得Bt=B0ll+vt. 答案:Bt=B0ll+vt 9