20192020学年高中物理 第四章 电磁感应 1、2 划时代的发现 探究感应电流的产生条件练习含解析新人教版选修32

1、2划时代的发现探究感应电流的产生条件课后篇巩固提升基础巩固1.首先发现电流的磁效应和电磁感应的物理学家分别是 ()A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次C.奥斯特和安培 D.奥斯特和法拉第解析1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应;1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,选项D正确。答案D2.(多选)如图是法拉第最初研究电磁感应现象的装置,下列说法正确的是()A.当右边磁铁S极离开B端时,线圈中产生感应电流B.当右边磁铁S极离开B端,并在B端附近运动时,线圈中产生感应电流C.当磁铁保持图中状态不变时,线圈中有感应电流D.当磁铁保持图中状态不变时,线圈中无感应电流解析当右边磁铁离开B端或在B端附近运动时,线圈所处位置磁场变化,穿过线圈的磁通量变化,产生感应电流,A、B正确;当磁铁保持图中状态不变时,穿过线圈的磁通量不变,线圈中无感应电流,C错,D正确。答案ABD3.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量,如图所示,通有恒定电流的直导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由位置1平移到位置2,第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2,设前后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则()A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.无法确定解析第一次将线框由位置1平移到位置2,磁感线从线框的同一侧穿入,ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差。第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2,磁感线从线框的不同侧穿入,ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和。故ΔΦ1<ΔΦ2,选项C正确。答案C4.如图所示,a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内,当线圈a中有电流I通过时,它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc,下列说法中正确的是()A.Φa<Φb<ΦcB.Φa>Φb>ΦcC.Φa<Φc<ΦbD.Φa>Φc>Φb解析当a中有电流通过时,穿过a、b、c三个闭合线圈向里的磁感线条数一样多,向外的磁感线条数c最多,其次是b,a中无向外的磁感线。因此合磁通量应该是Φa>Φb>Φc。答案B5.如图所示,一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面,而且处在两导线的中央,则()A.两电流方向相同时,穿过线圈的磁通量为零B.两电流方向相反时,穿过线圈的磁通量为零C.两电流同向和反向时,穿过线圈的磁通量大小相等D.因两电流产生的磁场不均匀,因此不能判断穿过线圈的磁通量是否为零解析由安培定则判断出两大小相等电流之间的磁场分布如图所示:两电流同向时,Φ=0,两电流反向时,Φ≠0。故A对。答案A6.(多选)我国已经制订了登月计划,假如航天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计和一个小线圈,则下列推断中正确的是()A.直接将电流计放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无B.将电流计与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流计无示数,则判断月球表面无磁场C.将电流计与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流计有示数,则判断月球表面有磁场D.将电流计与线圈组成闭合回路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁场,则电流计至少有一次示数不为零解析电流计有示数时可判断有磁场存在,沿某一方向运动而无示数不能确定月球上是否存在磁场。D项中线圈分别绕互相垂直的轴转动,若月球存在磁场,则至少有一次穿过线圈(可正穿也可斜穿)的磁通量的变化率不为零,故至少有一次电流计有示数。C、D正确。答案CD7.如图所示的线框,面积为S,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向与线框平面成θ角,当线框转过90°到如图所示的虚线位置时,试求:(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2;(2)磁通量的变化量ΔΦ的大小。解析(1)如图所示,把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解,得B上=Bsinθ,B左=BcosθΦ1=B上S=BSsinθΦ2=-B左S=-BScosθ(2)开始时B与线框平面成θ角,穿过线框的磁通量Φ1=BSsinθ;当线框按顺时针方向转动时,转动至90°时,磁通量从另一面穿过,变为“负”值,为Φ2=-BScosθ。所以,此过程中磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1=-BScosθ-BSsinθ=-BS(cosθ+sinθ)|ΔΦ|=BS(cosθ+sinθ)答案(1)BSsinθ-BScosθ(2)BS(cosθ+sinθ)能力提升1.在闭合铁芯上绕有一组线圈,线圈与滑动变阻器、电池构成电路,假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内,a、b、c三个闭合金属圆环位置如图所示,当滑动变阻器的滑片左右滑动时,能产生感应电流的圆环是()A.a、b两环 B.b、c两环C.a、c两环 D.a、b、c三个环解析当滑动变阻器的滑片左右滑动时,引起电路中电流变化,从而引起闭合铁芯中的磁通量变化,a、b两圆环中的磁通量必定随之变化,能产生感应电流,而c环中有两股铁芯同时穿过,穿入和穿出的磁通量始终相等,合磁通量为零,所以c中不能产生感应电流。故选A。答案A2.(多选)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v1≠v2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θ,且θ<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,回路中无感应电流产生,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,B对;当v1≠v2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,C对;当v2=0,v1的方向与磁感线的夹角θ<90°时,v1有垂直切割磁感线方向的分量,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,D对。答案BCD3.(多选)如图所示,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2放在导轨上,与导轨垂直,它们分别以速度v1、v2做匀速直线运动,下列哪种情形回路中有电流通过()A.v1=v2 B.v1>v2C.v1<v2 D.以上说法都不对解析题中磁感应强度不变,结合运动情况研究面积是否发生改变。只要两杆速度不同,穿过闭合回路的磁通量就会变化,回路中就有感应电流产生。选项A中v1=v2时,闭合回路的面积不变,在匀强磁场中磁通量不会变,所以回路中没有感应电流产生;选项B中v1>v2,两金属杆1、2间距离减小,回路面积减小,使磁通量减小,会在回路中产生感应电流;同理选项C会使回路中磁通量变大,也会产生感应电流,所以选项B、C正确。答案BC4.(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,A、B错误。答案CD5.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的磁感线的多少,由于垂直纸面向外的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,故穿过这个面的磁通量将减小,线圈中会有感应电流产生,故C正确。答案C6.如图所示,研究电磁感应现象实验所需的器材,用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路,将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路,并列举出在实验中能够改变副线圈回路磁通量,使副线圈中产生感应电流的三种方法:(1)。?(2)。?(3)。?答案实线连接,如图所示。(1)A线圈在B线圈中,闭合(或断开)开关瞬间(2)闭合开关,将原线圈插入副线圈或从副线圈中抽出的过程中(3)闭合开关,A线圈在B线圈中,移动滑动变阻器的滑片时7.如图所示,一带电小球A用绝缘细线悬挂,在水平面内做匀速圆周运动,其正下方有一导体圆环B放在绝缘水平面上,圆环B的圆心位于悬点正下方。(1)将圆环以环上某点为支点竖起时,圆环中是否产生感应电流。(2)将圆环在水平面上拉动时,圆环中是否产生感应电流。解析带电小球做圆锥摆运动等效为一环形电流,在空间产生磁场,可由安培定则判断磁感线的分布特点。(1)当圆环竖起时,穿过圆环的磁通量减少,由感应电流的产生条件知圆环中产生感应电流。(2)当圆环在水平面上被拉动时,穿过圆环的磁通量减少,圆环中产生感应电流。答案(1)产生(2)产生8.如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN