电磁感应现象及应用 过关检测习题培优专练 人教版新教材高中物理必修第三册（含答案解析）

PAGE613.3电磁感应现象及应用一、划时代的发现1、如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是()A．保持开关闭合 B．开关闭合瞬间C．开关断开瞬间 D．移动变阻器滑片解析：选A开关闭合状态下，线圈中电流恒定，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，电流表指针不会发生偏转，故A正确；当开关接通的瞬间、开关断开的瞬间或者移动变阻器滑片时，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转，故B、C、D错误．2、如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是()解析：选B选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验装置；选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时，电流表中是否会产生感应电流；选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置；选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场，故B正确．3、下面所示的实验示意图中，用于探究电磁感应现象的是()解析：选B选项A是奥斯特实验，该实验证明了通电导线周围存在着磁场，利用电生磁现象制成了电磁铁，故不4、某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流计、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。当他接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原因是()A．开关位置接错B．电流计的正、负接线柱接反C．线圈B的接头3、4接反D．蓄电池的正、负极接反解析：选A题图中开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断，而本实验的目的是研究在开关通断的瞬间，线圈B中是否产生感应电流，但题图的接法达不到实验目的。开关应接在线圈A所在的电路中。5、(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验时，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，闭合开关，下列说法正确的是()A．线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流B．线圈A从B线圈中拔出过程中，有感应电流C．线圈A停在B线圈中，有感应电流D．线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量在减小解析：选ABD线圈A插入线圈B的过程中，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，则有感应电流，故A正确；同理，当线圈A从B线圈中拔出过程中，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，则有感应电流，故B正确；线圈A停在B线圈中，穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流，故C错误；线圈A拔出线圈B的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B产生感应电流，故D正确．6、(多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是()A．如图4­1­12(甲)所示，导体棒AB顺着磁感线运动B．如图4­1­12(乙)所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C．如图4­1­12(丙)所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图4­1­12(丙)所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时解析：选BDA中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故C错；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故D正确．7、如图所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺导线补充完整．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转．(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转．解析：(1)“研究电磁感应现象”的实验电路分两部分，一部分是含有电源的电路，另一部分是含有电流计的电路，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：(2)闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，穿过副线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转．(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，接入电路的电阻变大，流过原线圈的电流减小，穿过副线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏转．二、产生感应电流的条件1、如图所示，A中线圈有一小缺口，B、D中匀强磁场区域足够大，C中通电导线位于水平放置的圆形闭合线圈某一直径的正上方．其中能产生感应电流的是()解析：选B图A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆形闭合线圈的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流．2、如图所示，匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈，线圈的平面垂直于磁感线，下列哪种过程中线圈会产生感应电流()A．线圈扩张B．线圈自下向上运动C．线圈自上向下运动D．线圈自左向右运动(未穿出磁场)解析：选A线圈扩张，线圈中磁通量变大，线圈中会产生感应电流，故A项正确；线圈自下向上运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故B项错误；线圈自上向下运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故C项错误；在未穿出磁场的前提下，线圈自左向右运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故D项错误。3、如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心，且通以向上的电流I，则()A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流B．当M左右平移时，环中有感应电流C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流解析：选D由于直线电流的磁场是垂直导线的同心圆，故只要L与M保持垂直，穿过金属环M的磁通量就为零，保持不变，环中均无感应电流产生。故选项D正确。4、[多选]在如图所示的电路中，当开关S闭合后，为使灵敏电流计的指针偏转，下列措施可行的是()A．将A线圈向左靠近B线圈B．将开关S突然断开C．保持右边电路电流不变D．将滑动变阻器的阻值调小解析：选ABD线圈A中磁通量发生变化时会引起线圈B中的磁通量变化，所以将滑动变阻器的阻值调小、将开关S突然断开都能使磁通量发生变化，使线圈B中产生感应电流，灵敏电流计的指针就会发生偏转，选项B、D正确；当A线圈靠近的时候也可以使穿过B线圈的磁通量变化，所以选项A正确。5、(多选)在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直；导轨上有两条可沿导轨自由移动的导体棒ab、cd，这两个导体棒的运动速度分别为v1、v2，如图所示，则下列四种情况，ab棒中有感应电流通过的是()A．v1＞v2 B．v1＜v2C．v1≠v2 D．v1＝v2解析：选ABC只要闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生．题中导轨位于匀强磁场中，只要满足v1≠v2，回路的面积就会发生变化，从而磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生．6、如图4－1－15所示，闭合圆导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径。试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流（）A．使线圈在其平面内平动或转动B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C．使线圈以ac为轴转动D．使线圈以bd为轴稍做转动解析：选D线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，由ΔΦ＝B·ΔS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0，则磁通量一定要改变，回路中一定有感应电流产生。当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此ΔS＝0，因而无感应电流产生，A错；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生，B错；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流，C错；当线圈以bd为轴稍做转动时，线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流，故选D。7、如图4－1－16所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，下述过程中能使线圈产生感应电流的是A．以bc边为轴转动45°B．以ad边为轴转动45°C．将线圈向下平移D．将线圈向上平移解析：选B以bc边为轴转动45°，穿过线圈的磁通量仍为Φ＝eq\f(1,2)BS，保持不变，没有感应电流产生，故A错误；以ad边为轴转动45°，穿过线圈的磁通量从Φ＝eq\f(1,2)BS减小到零，有感应电流产生，故B正确；将线圈向下平移时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，故C错误；将线圈向上平移，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，故D错误。8、(多选)如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况下线圈中产生感应电流的是A．导线中电流变大B．线框向右平动C．线框向下平动D．线框以ab边为轴转动解析：选ABD直线电流在其周围产生的磁感应强度与导线中的电流大小和考察点到导线的距离有关(离导线越近，磁场越强)。本题A中因电流的变大使穿过线框回路的磁场变强从而使磁通量发生了变化；B中因线框向外运动使穿过线框回路的磁场变弱，从而使穿过线框回路的磁通量发生变化；D主要是因为线框面与磁场方向的夹角不断变化，从而使穿过线框回路的磁通量发生变化；C中影响电路磁通量的三个因素都没有改变，故磁通量不变。故A、B、D正确。三、计算题1、边长l＝10cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，如图所示．磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)(T)，则3s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？解析：3s内就是从0到3s末，所以0s末时磁感应强度为B1＝(2＋3×0)T＝2T3s末时的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11T所以ΔΦ＝ΔBS＝(11－2)×0.12Wb＝9×10－2Wb.答案：9×10－2Wb2、如图所示，固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒M