物理沪科版选修3-2作业1-1电磁感应-划时代的发现

课后篇巩固提升A组1.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.变化的磁场使闭合电路中产生感应电流C.插入通电螺线管中的软铁棒被磁化D.电流周围产生磁场答案:B2.法拉第通过精心设计的一系列试验,发现了电磁感应定律,将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来。在下面几个典型的实验设计思想中,所作的推论后来被实验否定的是()A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷,那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势,那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势,那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流解析:对选项A,静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场,通过旁边静止的线圈不会产生感应电流,选项A被实验否定,符合题意;稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场,运动的线圈可能会产生感应电流,选项B不合题意;静止的磁铁周围存在稳定的磁场,旁边运动的导体棒会产生感应电动势,选项C不合题意;运动的导线上的稳恒电流周围产生运动的磁场,即周围磁场变化,在旁边的线圈中产生感应电流,选项D不合题意。答案:A3.如图所示,各图中有感应电流产生的是()解析:选项A中,线圈没闭合,无感应电流;选项C中,导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线相互抵消,磁通量恒为零,也无感应电流;选项B中,磁通量增大,有感应电流;选项D中,回路中的磁通量恒定,无感应电流。故选项B正确。答案:B4.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,当接通、断开开关时,电流表的指针都没有偏转,其原因是()A.开关位置错接在了电流计和线圈B上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:图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断。而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间电流的有无导致磁场变化,进而产生感应电流的情况,但图中的接法达不到目的。答案:A5.(多选)带负电的圆环绕圆心旋转,在环的圆心处有一个闭合线圈,小线圈和圆环在同一平面内,则()A.只要圆环在转动,小线圈内就一定有感应电流产生B.圆环不管怎样转动,小线圈内都没有感应电流产生C.圆环在做变速转动时,小线圈内一定有感应电流产生D.圆环做匀速转动时,小线圈内没有感应电流产生解析:带电圆环转动形成电流,匀速转动形成恒定电流,通过小线圈的磁通量不变,不产生感应电流,变速转动时形成变化的电流,通过小线圈的磁通量变化,产生感应电流,选项A、B错误,选项C、D正确。答案:CD6.现将电池组、滑动变阻器、带铁心的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是()A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转解析:开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化,从而电流计指针偏转,选项A正确;线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,线圈B的磁通量会发生变化,电流计指针会偏转,选项B错误;开关闭合后,滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动,都会导致线圈A的电流发生变化,线圈B的磁通量变化,电流计指针都会发生偏转,选项C、D错误。答案:A7.一球冠处于磁感应强度为B的匀强磁场中,如下图所示,若球冠的底面大圆半径为r,磁场方向与球冠底面垂直,则穿过整个球冠的磁通量为。

解析:垂直磁感线的有效面积应为球冠底面大圆的面积S=πr2,则Φ=BS=Bπr2。答案:Bπr28.如图所示,环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置,若沿其半径向外拉弹簧,使其面积增大,则穿过弹簧的磁通量将(填“变大”或“减小”).

解析:本题属于合磁通量问题,注意弹簧圈所在处存在两个方向的磁场,即磁铁内部的磁场和外部的磁场,它们各自在环形金属软弹簧圈内产生正负不同的磁通量,总的磁通量等于两者绝对值之差,当拉大弹簧面积时,内部磁场产生的磁通量不变,而外部磁场产生的磁通量却增大(穿过弹簧圈的外部磁感线条数增多),故Φ=|Φ内||Φ外|应减小。答案:减小9.边长为10cm的正方形线框,固定在匀强磁场中,磁场方向与线圈平面的夹角为30°,如图所示,磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+3t)T,试计算在1s内穿过线圈的磁通量的变化量为多少?解析:根据图形和磁通量计算公式有:Φ=BSsin30°=(2+3t)L2sin30°在Δt=1s内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2Φ1ΔΦ=3ΔtL2sin30°=3×1×0.01×12=1.5×102Wb。答案:1.5×102WbB组1.(多选)如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变化情况完全相同,电流方向如图中所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是()A.线圈a中无感应电流 B.线圈b中有感应电流C.线圈c中有感应电流 D.线圈d中无感应电流解析:根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向,线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里,线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外,线圈b、d中的合磁通量始终为零,故增大两直导线中的电流时,线圈a、c中的磁通量发生变化,有感应电流产生,而线圈b、d中无感应电流产生。选项C、D正确,选项A、B错误。答案:CD2.假如某宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场。他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈,则下列推断正确的是()A.直接将电流表放于月球表面,通过观察电流表是否有示数来判断磁场的有无B.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如果电流表无示数,则可判断月球表面无磁场C.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如果电流表有示数,则可判断月球表面有磁场D.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈在某一平面内沿各个方向运动,如果电流表无示数,则可判断月球表面无磁场解析:当线圈平面与磁场方向平行时,不论向哪个方向移动线圈,穿过线圈的磁通量都不会变化,所以也不会产生感应电流,因此不能判断有无磁场存在;若使闭合线圈沿某一方向移动时有感应电流产生,则一定存在磁场。故正确答案为C。答案:C3.如图所示,一条形磁铁与导线环在同一平面内,磁铁的中心恰与导线环的圆心重合,为了在导线环中产生感应电流,磁铁应()A.绕垂直于纸面且过O点的轴转动B.向右平动C.向左平动极向外,S极向里转动解析:图中位置穿过导线环平面的磁通量为零,要使导线环中有感应电流,只要让导线环中有磁感线穿过,就会有磁通量的变化,对于选项A、B、C三种情况所对应的运动,穿过导线环的磁通量始终为零,均不产生感应电流。对于选项D所对应的运动,穿过导线环的磁通量发生了变化,所以导线环中产生感应电流。故选D。答案:D4.用如图所示的装置探究感应电流产生的条件,线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上,线圈B的两端通过开关S2连到电流表上,把线圈A装在线圈B的里面。下列说法正确的是()A.该装置是探究线圈A中感应电流产生的条件B.S1、S2均处于闭合状态,将线圈A中铁芯拔出时,电流表的指针会发生偏转C.S1、S2均处于闭合状态,将线圈A中铁芯拔出用时越短,电流表的指针偏转角度越小D.S1、S2均处于闭合状态,此时匀速移动滑动变阻器的滑片,电流表的指针始终指在0刻度线位置解析:通过移动滑动变阻器来改变线圈A中的电流大小,从而改变线圈B中的磁通量,进而可判定线圈B中是否有感应电流产生,故A错误;当S1、S2均处于闭合状态时,将线圈A中铁芯拔出,穿过线圈B的磁通量发生变化,产生感应电流,发现电流表指针会发生偏转,故B正确;当S1、S2均处于闭合状态时,将线圈A中铁芯拔出用时越短,线圈A的磁通量的变化率越大,则线圈B中的磁通量变化率也越大,产生感应电动势越大,因此电流表的指针偏转角度越大,故C错误;S1、S2均处于闭合状态,电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片,穿过线圈B的磁通量发生变化,产生感应电流,电流表指针会发生偏转,故D错误。答案:B5.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属线框abcd共面,第一次将线框由1平移到2,第二次将线框绕cd边翻转到2,设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1、ΔΦ2,则()Φ1>ΔΦ2Φ1=ΔΦ2Φ1<ΔΦ2D.无法确定解析:设线框在位置1时的磁通量为Φ1,在位置2时的磁通量为Φ2,通有恒定电流的导线产生的磁场在1处比在2处要强,若平移线框,则ΔΦ1=Φ1Φ2;若转动线框,磁感线是从线框的正反两面穿过的,一正一负,因此ΔΦ2=Φ1+Φ2。根据分析知ΔΦ1<ΔΦ2,故选项C正确。答案:C6.如图所示,矩形线框abcd的边长分别为l1、l2,可绕它的一条对称轴OO'转动,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与OO'垂直,初位置时线圈平面与B平行,如图甲所示。(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少?(2)当线框沿图甲所示方向转过60°时,通过线圈的磁通量Φ2为多少?这一过程中磁通量的变化量ΔΦ1为多少?(3)当线框绕轴沿图示方向由图乙中的a'b'位置再转过60°位置时,磁通量Φ3为多少?这一过程中ΔΦ2=Φ3Φ2为多少?解析:(1)当处于题图甲所示位置时,从俯视图乙可看出没有磁感线穿过矩形线框,故Φ0=0。(2)当ad边绕轴(从上往下看)沿逆时针方向转动60°到a'd'位置时,线框与B的夹角θ=60°所以Φ2=B·Ssin60°=32BS=32Bl1ΔΦ1=Φ2Φ0=32BS=32Bl1l(3)当线框由a'd'位置逆时针转60°到a″d″位置时,线框与B的方向成120°角。所以Φ3=B·Ssin120°=32BS=32Bl1ΔΦ2=Φ3Φ2=0答案:(1)0(2)32Bl1l232Bl1l2(3)32Bl1l教学建议1.重难点分析(1)本节教学重点:知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。理解感应电流的产生条件。(2)本节教学难点:对感应电流的产生条件的理解。2.教法建议(1)引导学生领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。(2)以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己,对学生进行情感教育。(3)教学中要注意渗透物理学方法的教授,通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。3.学法建议同学们在学习本节过程中要把握好两点:一是了解科学探究的方法和艰难历程,培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志;二是理解感应电流的产生条件,为探究感应电流的方向和法拉第电磁感应定律的学习打好基础。参考资料电脑笔我们通常用键盘向计算机输入文字,20世纪末,语音输入、手写输入等技术已经进入实用阶段。电脑笔就是手写输入技术方面的产品。手写输入设备一般分为手写板与手写笔两个部分。电磁板这种手写板的表面有一块电路板。当电路通电之后,便会在手写板上方一定范围内产生一个磁场,同时,手写笔的笔尖也存在着相应的磁场。电磁感应的非接触性,使得在输入时笔尖没接触到手写板也可以定位,当笔尖接触到手写板时,计算机