2024-2025学年高中物理第一章电磁感应1.2感应电流产生的条件课时练习含解析教科版选修3-2

PAGE8-电磁感应的发觉感应电流产生的条件(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.下列现象中,属于电磁感应现象的是 ()A.小磁针在通电导线旁边发生偏转B.通电线圈在磁场中转动C.因闭合线圈在磁场中运动而产生电流D.磁铁吸引小磁针【解析】选C。电磁感应是指“磁生电”的现象,而小磁针和通电线圈在磁场中转动反映了磁场力的性质,所以A、B、D不是电磁感应现象,C是电磁感应现象。2.磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,则感应电流的产生状况为 ()A.始终没有 B.始终有C.进入磁场和出磁场时有 D.无法推断【解析】选C。导线框进入磁场阶段,穿过导线框的磁通量增加,导线框中将产生感应电流。导线框在磁场中运动阶段,穿过导线框的磁通量保持不变,无感应电流产生;导线框离开磁场阶段,穿过导线框的磁通量减小,导线框中将产生感应电流。故A、B、D错误,C正确;故选C。3.(2024·青岛高二检测)如图所示是等腰直角三棱锥,其中侧斜面abcd为边长为L的正方形,abfe和ade均为竖直面,dcfe为水平面。将此等腰直角三棱锥按图示方式放置于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,下列说法中正确的是 ()A.通过abcd面的磁通量大小为BL2B.通过dcfe面的磁通量大小为BL2C.通过ade面的磁通量为零D.通过abfe面的磁通量大小为BL2【解析】选C。通过abcd平面的磁通量大小为Φ=BSsin45°=BL2,A错误;dcfe平面是abcd平面在垂直磁场方向上的投影,所以磁通量大小为BL2,B错误;ade平面和abfe平面都与磁场平行,没有磁感线穿过这两个平面,所以磁通量为零,C正确,D错误。4.(多选)如图所示,将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端连接到灵敏电流计上,把线圈A放进线圈B的里面。下列说法正确的是 ()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.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向相反的方向偏转D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才会偏转【解析】选A、C。产生感应电流的条件是闭合电路的磁通量发生变更,指针偏转时说明电路中产生了感应电流,将产生感应电流的状况与螺线管中磁场的变更状况联系在一起即可得到答案。开关闭合后,线圈A插入或拔出时穿过B的磁通量会发生变更,产生感应电流,都会引起电流计指针偏转,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,穿过B的磁通量会发生变更,产生感应电流,电流计指针会偏转,选项B错误;线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,穿过B的磁通量分别会增加和减小,磁通量的方向相同,会产生相反方向的感应电流,电流计指针向相反的方向偏转,选项C正确;开关闭合后,滑动变阻器的滑片P无论如何滑动,电路中电流都会变更,穿过B的磁通量会发生变更产生感应电流,电流计指针会偏转,选项D错误;故选A、C。【加固训练】如图所示,在通电螺线管的外面套着一个闭合金属线圈P,当开关突然断开时,下列关于穿过线圈P磁通量的变更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】选C。通电螺线管断电后,磁感应强度变成零,故穿过这个面的磁通量将减小,回路中会有感应电流产生,故C正确。5.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】选B。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,依据合磁通量的计算,应当是Φa>Φb>Φc。6.如图所示,一根无限长通有电流的直导线旁边放一矩形线框abcd,直导线和线框在同一平面内,若要使线框中有感应电流,线框要 ()A.静止不动B.向下平动C.以直导线为轴转动D.向右平动【解析】选D。当线框静止不动时,穿过线框的磁通量没有变更,所以没有感应电流,故A错误;当线框向下平动时,穿过线框的磁通量没有变更,所以没有感应电流,故B错误;以直导线为轴转动,穿过线框的磁通量不变,则没有感应电流产生,故C错误;当线框向右平动时,穿过线框的磁通量削减,有感应电流产生,故D正确。故选D。【加固训练】如图,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,能使圆环中产生感应电流的做法是 ()A.使匀强磁场匀称减弱B.保持圆环水平并在磁场中上下移动C.保持圆环水平并在磁场中左右移动D.保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动【解析】选A。使匀强磁场匀称减弱,穿过线圈的磁通量减小,产生感应电流,故A正确;保持圆环水平,无论在磁场中上下移动、左右移动还是绕过圆心的竖直轴转动,穿过线圈的磁通量均不变,所以均不会产生感应电流,故B、C、D错误。二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.(12分)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更的规律为B=(2+3t)(T),则3s内穿过线圈的磁通量的变更量ΔΦ【解题指南】解答本题须要把握以下两点:(1)求磁通量的变更量,先要求出对应两个时刻的磁通量。(2)求某一时刻的磁通量,先要求出这一时刻对应的磁感应强度B和线框面积,还要明确它们之间的夹角。【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:9×10-2Wb8.(12分)如图所示,有一个100匝的线圈,其横截面是边长为L=0.20m的正方形,放在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形态由正方形变更成圆形(横截面的周长不变),【解析】线圈横截面为正方形时的面积S1=L2=(0.20)2m2=4.0×穿过线圈的磁通量Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2Wb=2.0×10-2Wb横截面形态为圆形时,其半径r==横截面积大小S2=π()2=m2穿过线圈的磁通量Φ2=BS2=0.50×Wb≈2.55×10-2Wb。所以,磁通量的变更ΔΦ=Φ2-Φ1=(2.55-2.0)×10-2Wb=5.5×10-3Wb。答案:5.5×10-3Wb(15分钟·40分)9.(7分)(2024·南宁高二检测)绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按如图所示方法连接,G为电流计,则 ()A.开关S闭合瞬间,G的示数不为零B.保持开关S闭合状态,G的示数不为零C.保持开关S闭合,移动变阻器R0滑动触头的位置,G的示数为零D.断开开关S的瞬间,G的示数为零【解析】选A。当闭合开关瞬间,Ⅰ线圈中有电流通过,电流从无到有,产生磁场,磁场也穿过Ⅱ线圈,Ⅱ线圈的磁通量从无到有,产生感应电流,G的示数不为零,故选项A正确;保持开关S闭合状态,Ⅰ中电流不变,穿过Ⅱ线圈中磁通量不变,没有感应电流产生,G的示数为零,故选项B错误;保持开关S闭合,移动变阻器R0滑动触头的位置,Ⅰ线圈中电流变更,产生磁场也变更,变更磁场也穿过Ⅱ线圈,Ⅱ线圈的磁通量变更,产生感应电流,则电流计G的示数不为零,故选项C错误;断开开关S的瞬间,Ⅰ线圈中电流减小(从有到无),产生磁场也变更,变更磁场也穿过Ⅱ线圈,Ⅱ线圈的磁通量变更,产生感应电流,则电流计G的示数不为零,故选项D错误。10.(7分)有人依据条形磁铁的磁场分布状况用塑料制作了一个模具,模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合,如图所示。另取一个松软的弹性导体线圈套在模具上方某位置,线圈贴着模具上下移动的过程中,下列说法正确的是(地磁场很弱,可以忽视) ()A.线圈切割磁感线,线圈中出现感应电流B.线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流C.由于线圈所在处的磁场是不匀称的,故不能推断线圈中是否有电流产生D.若线圈平面放置不水平,则移动过程中会产生感应电流【解析】选B。若穿过线圈的磁通量变更就会产生感应电流,据此推断。线圈贴着模具上下移动的过程中,由穿过线圈的磁通量不变可知不会产生感应电流,选项A、C错误,B正确;若线圈平面放置不水平,则移动过程中由于穿过线圈的磁通量不变,也不会产生感应电流,选项D错误;故选B。11.(7分)随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机,大到电脑、电动汽车的充电,都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。如图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电,下列说法正确的是 ()A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C.接收线圈中交变电流的频率与放射线圈中交变电流的频率相同D.只要有无线充电底座,全部手机都可以进行无线充电【解析】选C。无线充电的原理,其实就是电磁感应现象,而不是电流的磁效应,故A错误;发生电磁感应的条件是磁通量要发生变更,直流电无法产生变更的磁场,故不能接到直流电源上,故B错误;发生电磁感应时,两个线圈中交变电流的频率是相同的,故C正确;只有无线充电底座,手机内部没有能实现无线充电的接收线圈等装置,也不能进行无线充电,故D错误。12.(19分)一个单匝矩形线圈abcd,边长ab=30cm,bc=20cm,如图所示放在Oxyz坐标系内,线圈平面垂直于Oxy平面,与Ox轴和Oy轴的夹角分别为α=30°和β=60°,匀强磁场的磁感应强度B=10-2T。试计算:当磁场方向分别沿Ox、Oy、【解析】匀强磁场中穿过垂直于磁场方向、面积为S的平面的磁通量为Φ=BS,题中磁场分别沿Ox、Oy、Oz方向时,分别找出矩形线圈在垂直于磁场方向上的投影面积,就可干脆用上述公式计算。矩形线圈的面积S=ab×bc=0.30×0.20m2=6×10-2它在垂直于坐标轴上的投影面积的大小分别为Sx=Scos