2019-2020學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 1、2 劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn) 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件練習(xí)（含解析）新人教版選修3-2.docx

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1、2　劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)　探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 課后篇鞏固提升 基礎(chǔ)鞏固 1.首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)的物理學(xué)家分別是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次 C.奧斯特和安培 D.奧斯特和法拉第 解析1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng);1831年,英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,選項(xiàng)D正確。 答案D 2.(多選)如圖是法拉第最初研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的裝置,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.當(dāng)右邊磁鐵S極離開B端時(shí),線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.當(dāng)右邊磁鐵S極離開B端,并在B端附近運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.當(dāng)磁鐵保持圖中狀態(tài)不變時(shí),線圈中有感應(yīng)電流 D.當(dāng)磁鐵保持圖中狀態(tài)不變時(shí),線圈中無(wú)感應(yīng)電流 解析當(dāng)右邊磁鐵離開B端或在B端附近運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈所處位置磁場(chǎng)變化,穿過(guò)線圈的磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,A、B正確;當(dāng)磁鐵保持圖中狀態(tài)不變時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量不變,線圈中無(wú)感應(yīng)電流,C錯(cuò),D正確。 答案ABD 3.磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量,如圖所示,通有恒定電流的直導(dǎo)線MN與閉合線框共面,第一次將線框由位置1平移到位置2,第二次將線框由位置1繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2,設(shè)前后兩次通過(guò)線框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2,則(　　) A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2 C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.無(wú)法確定 解析第一次將線框由位置1平移到位置2,磁感線從線框的同一側(cè)穿入,ΔΦ1為前后兩位置磁通量的絕對(duì)值之差。第二次將線框由位置1繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2,磁感線從線框的不同側(cè)穿入,ΔΦ2為前后兩位置磁通量的絕對(duì)值之和。故ΔΦ1<ΔΦ2,選項(xiàng)C正確。 答案C 4.如圖所示,a、b、c三個(gè)閉合線圈放在同一平面內(nèi),當(dāng)線圈a中有電流I通過(guò)時(shí),它們的磁通量分別為Φa、Φb、Φc,下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.Φa<Φb<Φc B.Φa>Φb>Φc C.Φa<Φc<Φb D.Φa>Φc>Φb 解析當(dāng)a中有電流通過(guò)時(shí),穿過(guò)a、b、c三個(gè)閉合線圈向里的磁感線條數(shù)一樣多,向外的磁感線條數(shù)c最多,其次是b,a中無(wú)向外的磁感線。因此合磁通量應(yīng)該是Φa>Φb>Φc。 答案B 5.如圖所示,一個(gè)矩形線圈與通有相同大小電流的平行直導(dǎo)線在同一平面,而且處在兩導(dǎo)線的中央,則(　　) A.兩電流方向相同時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量為零 B.兩電流方向相反時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量為零 C.兩電流同向和反向時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量大小相等 D.因兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)不均勻,因此不能判斷穿過(guò)線圈的磁通量是否為零 解析由安培定則判斷出兩大小相等電流之間的磁場(chǎng)分布如圖所示: 兩電流同向時(shí),Φ=0,兩電流反向時(shí),Φ≠0。故A對(duì)。 答案A 6.(多選) 我國(guó)已經(jīng)制訂了登月計(jì)劃,假如航天員登月后想探測(cè)一下月球表面是否有磁場(chǎng),他手邊有一只靈敏電流計(jì)和一個(gè)小線圈,則下列推斷中正確的是(　　) A.直接將電流計(jì)放于月球表面,看是否有示數(shù)來(lái)判斷磁場(chǎng)有無(wú) B.將電流計(jì)與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),如電流計(jì)無(wú)示數(shù),則判斷月球表面無(wú)磁場(chǎng) C.將電流計(jì)與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),如電流計(jì)有示數(shù),則判斷月球表面有磁場(chǎng) D.將電流計(jì)與線圈組成閉合回路,使線圈分別繞兩個(gè)互相垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng),月球表面若有磁場(chǎng),則電流計(jì)至少有一次示數(shù)不為零 解析電流計(jì)有示數(shù)時(shí)可判斷有磁場(chǎng)存在,沿某一方向運(yùn)動(dòng)而無(wú)示數(shù)不能確定月球上是否存在磁場(chǎng)。D項(xiàng)中線圈分別繞互相垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng),若月球存在磁場(chǎng),則至少有一次穿過(guò)線圈(可正穿也可斜穿)的磁通量的變化率不為零,故至少有一次電流計(jì)有示數(shù)。C、D正確。 答案CD 7. 如圖所示的線框,面積為S,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B的方向與線框平面成θ角,當(dāng)線框轉(zhuǎn)過(guò)90到如圖所示的虛線位置時(shí),試求: (1)初、末位置穿過(guò)線框的磁通量的大小Φ1和Φ2; (2)磁通量的變化量ΔΦ的大小。 解析(1)如圖所示,把磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿垂直于面積S和平行于面積S進(jìn)行分解,得B上=Bsin θ,B左=Bcos θ Φ1=B上S=BSsin θ Φ2=-B左S=-BScos θ (2)開始時(shí)B與線框平面成θ角,穿過(guò)線框的磁通量Φ1=BSsin θ; 當(dāng)線框按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)至90時(shí),磁通量從另一面穿過(guò),變?yōu)椤柏?fù)”值,為Φ2=-BScos θ。 所以,此過(guò)程中磁通量的變化量為 ΔΦ=Φ2-Φ1=-BScos θ-BSsin θ =-BS(cos θ+sin θ) |ΔΦ|=BS(cos θ+sin θ) 答案(1)BSsin θ　-BScos θ　(2)BS(cos θ+sin θ) 能力提升 1.在閉合鐵芯上繞有一組線圈,線圈與滑動(dòng)變阻器、電池構(gòu)成電路,假定線圈產(chǎn)生的磁感線全部集中在鐵芯內(nèi),a、b、c三個(gè)閉合金屬圓環(huán)位置如圖所示,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左右滑動(dòng)時(shí),能產(chǎn)生感應(yīng)電流的圓環(huán)是(　　) A.a、b兩環(huán) B.b、c兩環(huán) C.a、c兩環(huán) D.a、b、c三個(gè)環(huán) 解析當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左右滑動(dòng)時(shí),引起電路中電流變化,從而引起閉合鐵芯中的磁通量變化,a、b兩圓環(huán)中的磁通量必定隨之變化,能產(chǎn)生感應(yīng)電流,而c環(huán)中有兩股鐵芯同時(shí)穿過(guò),穿入和穿出的磁通量始終相等,合磁通量為零,所以c中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。故選A。 答案A 2.(多選)如圖所示的實(shí)驗(yàn)中,在一個(gè)足夠大的磁鐵的磁場(chǎng)中,如果AB沿水平方向運(yùn)動(dòng)速度的大小為v1,兩磁極沿水平方向運(yùn)動(dòng)速度的大小為v2,則(　　) A.當(dāng)v1=v2,且方向相同時(shí),可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.當(dāng)v1=v2,且方向相反時(shí),可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.當(dāng)v1≠v2時(shí),方向相同或相反都可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 D.當(dāng)v2=0時(shí),v1的方向改為與磁感線的夾角為θ,且θ<90,可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析當(dāng)v1=v2,且方向相同時(shí),二者無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),AB不切割磁感線,回路中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,A錯(cuò);當(dāng)v1=v2,且方向相反時(shí),則AB切割磁感線,穿過(guò)回路的磁通量變大或變小,都有感應(yīng)電流產(chǎn)生,B對(duì);當(dāng)v1≠v2時(shí),無(wú)論方向相同或相反,二者都有相對(duì)運(yùn)動(dòng),穿過(guò)回路的磁通量都會(huì)發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,C對(duì);當(dāng)v2=0,v1的方向與磁感線的夾角θ<90時(shí),v1有垂直切割磁感線方向的分量,即AB仍在切割磁感線,穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,D對(duì)。 答案BCD 3.(多選)如圖所示,在水平面上有兩條平行導(dǎo)電導(dǎo)軌MN、PQ,導(dǎo)軌間距離為l,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,兩根金屬桿1、2放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直,它們分別以速度v1、v2做勻速直線運(yùn)動(dòng),下列哪種情形回路中有電流通過(guò)(　　) A.v1=v2 B.v1>v2 C.v1v2,兩金屬桿1、2間距離減小,回路面積減小,使磁通量減小,會(huì)在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流;同理選項(xiàng)C會(huì)使回路中磁通量變大,也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以選項(xiàng)B、C正確。 答案BC 4.(多選)如圖所示,水平面內(nèi)有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線,以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個(gè)平面直角坐標(biāo)系。四個(gè)相同的圓形閉合線圈在四個(gè)象限內(nèi)完全對(duì)稱放置,兩直導(dǎo)線中的電流大小與變化情況完全相同,電流方向如圖所示,當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時(shí),四個(gè)線圈a、b、c、d中感應(yīng)電流的情況是(　　) A.線圈a中無(wú)感應(yīng)電流 B.線圈b中有感應(yīng)電流 C.線圈c中有感應(yīng)電流 D.線圈d中無(wú)感應(yīng)電流 解析根據(jù)安培定則可判斷出電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,線圈a中的磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向里,線圈c中的磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向外,線圈b、d中的合磁通量始終為零,故增大兩直導(dǎo)線中的電流時(shí),線圈a、c中的磁通量發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,而線圈b、d中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。選項(xiàng)C、D正確,A、B錯(cuò)誤。 答案CD 5.如圖所示,在條形磁鐵的外面套著一個(gè)閉合金屬?gòu)椈删€圈P,現(xiàn)用力從四周拉彈簧線圈,使線圈包圍的面積變大,則下列關(guān)于穿過(guò)彈簧線圈磁通量的變化以及線圈中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生的說(shuō)法中,正確的是(　　) A.磁通量增大,有感應(yīng)電流產(chǎn)生 B.磁通量增大,無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生 C.磁通量減小,有感應(yīng)電流產(chǎn)生 D.磁通量減小,無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生 解析本題中條形磁鐵磁感線的分布如圖所示(從上向下看)。 磁通量是指穿過(guò)一個(gè)面的磁感線的多少,由于垂直紙面向外的和垂直紙面向里的磁感線要抵消一部分,當(dāng)彈簧線圈P的面積擴(kuò)大時(shí),垂直紙面向里的磁感線條數(shù)增加,而垂直紙面向外的磁感線條數(shù)是一定的,故穿過(guò)這個(gè)面的磁通量將減小,線圈中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故C正確。 答案C 6.如圖所示,研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)所需的器材,用實(shí)線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)連接成原線圈回路,將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路,并列舉出在實(shí)驗(yàn)中能夠改變副線圈回路磁通量,使副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方法: (1)　。 (2)　。 (3)　。 答案實(shí)線連接,如圖所示。 (1)A線圈在B線圈中,閉合(或斷開)開關(guān)瞬間 (2)閉合開關(guān),將原線圈插入副線圈或從副線圈中抽出的過(guò)程中 (3)閉合開關(guān),A線圈在B線圈中,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí) 7.如圖所示,一帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛,在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其正下方有一導(dǎo)體圓環(huán)B放在絕緣水平面上,圓環(huán)B的圓心位于懸點(diǎn)正下方。 (1)將圓環(huán)以環(huán)上某點(diǎn)為支點(diǎn)豎起時(shí),圓環(huán)中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (2)將圓環(huán)在水平面上拉動(dòng)時(shí),圓環(huán)中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流。 解析帶電小球做圓錐擺運(yùn)動(dòng)等效為一環(huán)形電流,在空間產(chǎn)生磁場(chǎng),可由安培定則判斷磁感線的分布特點(diǎn)。 (1)當(dāng)圓環(huán)豎起時(shí),穿過(guò)圓環(huán)的磁通量減少,由感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件知圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (2)當(dāng)圓環(huán)在水平面上被拉動(dòng)時(shí),穿過(guò)圓環(huán)的磁通量減少,圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 答案(1)產(chǎn)生　(2)產(chǎn)生 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(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng),t=0時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,此時(shí)MN到達(dá)的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形,為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,從t=0開始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)隨時(shí)間t怎樣變化?請(qǐng)推導(dǎo)這種情況下B與t的關(guān)系式。 解析要使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則閉合回路MNED中的磁通量Φ必須保持不變。否則Φ一旦變化,則MN中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。而整個(gè)過(guò)程中磁通量Φ保持不變,則Φ=B0l2=B(l2+lvt),解得:B=B0ll+vt。 答案見解析