新高中物理 1.11.2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件課時(shí)作業(yè) 粵教版選修32.doc

第一章電磁感應(yīng)第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象第二節(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1法拉第把可以產(chǎn)生電磁感應(yīng)的情況概括為五類，它們都與變化和運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系，即：變化著的電流、變化著的磁場、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體2感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件：只要使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生3在物理學(xué)的發(fā)展過程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了人類歷史的進(jìn)步，在對以下幾位物理學(xué)家所做科學(xué)貢獻(xiàn)的敘述中，不正確的說法是()a庫侖發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)b卡文迪許測出引力常數(shù)c法拉第發(fā)現(xiàn)了磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律d牛頓提出了萬有引力定律奠定了天體力學(xué)的基礎(chǔ)答案a解析奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，a錯(cuò)誤，b、c、d項(xiàng)正確4關(guān)于磁通量，下列說法中正確的是()a磁通量不僅有大小，而且有方向，所以是矢量b磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大c通過某一面的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零d磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度答案c解析磁通量是標(biāo)量，故a不對；由bs可知由b和s兩個(gè)因素決定，較大，有可能是由于s較大造成的，所以磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大是錯(cuò)誤的，故b不對；由bs可知，當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時(shí)，s0，0，但磁感應(yīng)強(qiáng)度b不為零，故c對；磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個(gè)不同的物理量，故d不對5(雙選)如圖所示，用導(dǎo)線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，閉合回路中會有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是()答案cd解析利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場，其磁感線是一些以直導(dǎo)線為軸的無數(shù)組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導(dǎo)線，且直線電流產(chǎn)生的磁場分布情況是：靠近直導(dǎo)線處磁場強(qiáng)，遠(yuǎn)離直導(dǎo)線處磁場弱所以，a中穿過圓形線圈的磁場如圖甲所示，其有效磁通量為a出進(jìn)0，且始終為0，即使切斷導(dǎo)線中的電流，a也始終為0，a中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流b中線圈平面與導(dǎo)線的磁場平行，穿過b的磁通量也始終為0，b中也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流c中穿過線圈的磁通量如圖乙所示，進(jìn)出，即c0，當(dāng)切斷導(dǎo)線中電流后，經(jīng)過一定時(shí)間，穿過線圈的磁通量c減小為0，所以c中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；d中線圈的磁通量d不為0，當(dāng)電流切斷后，d最終也減小為0，所以d中也有感應(yīng)電流產(chǎn)生【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一磁通量的理解及其計(jì)算1如圖1所示，有一個(gè)100匝的線圈，其橫截面是邊長為l0.20 m的正方形，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0.50 t的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場垂直若將這個(gè)線圈橫截面的形狀由正方形改變成圓形(橫截面的周長不變)，在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少？圖1答案5.5103 wb解析線圈橫截面為正方形時(shí)的面積s1l2(0.20)2 m24.0102 m2.穿過線圈的磁通量1bs10.504.0102 wb2.0102 wb橫截面形狀為圓形時(shí)，其半徑r4l/22l/.截面積大小s2(2l/)2 m2穿過線圈的磁通量2bs20.504/(25) wb2.55102 wb.所以，磁通量的變化21(2.552.0)102 wb5.5103 wb點(diǎn)評磁通量bs的計(jì)算有幾點(diǎn)要注意：(1)s是指閉合回路中包含磁場的那部分有效面積；b是勻強(qiáng)磁場中的磁感應(yīng)強(qiáng)度(2)磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響同理，磁通量的變化量21也不受線圈匝數(shù)的影響所以，直接用公式求、時(shí)，不必去考慮線圈匝數(shù)n.2如圖2所示，線圈平面與水平方向成角，磁感線豎直向下，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，線圈面積為s，則穿過線圈的磁通量_.圖2答案bscos 解析線圈平面abcd與磁場不垂直，不能直接用公式bs計(jì)算，可以用不同的分解方法進(jìn)行可以將平面abcd向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向投影，使用投影面積；也可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度沿垂直于平面和平行于平面正交分解，使用磁感應(yīng)強(qiáng)度的垂直分量解法一：把面積s投影到與磁場b垂直的方向，即水平方向abcd，則sscos ，故bsbscos .解法二：把磁場b分解為平行于線圈平面的分量b和垂直于線圈平面的分量b，顯然b不穿過線圈，且bbcos ，故bsbscos .點(diǎn)評在應(yīng)用公式bs計(jì)算磁通量時(shí)，要特別注意bs的條件，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的方法，千萬不要亂套公式知識點(diǎn)二感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件3(雙選)圖3所示的情況中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()a如圖甲所示，導(dǎo)體ab順著磁感線運(yùn)動(dòng)b如圖乙所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)c如圖丙所示，小螺線管a插入大螺線管b中不動(dòng)，開關(guān)s一直接通時(shí)d如圖丙所示，小螺線管a插入大螺線管b中不動(dòng)，開關(guān)s一直接通，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)圖3答案bd解析a中導(dǎo)體棒順著磁感線運(yùn)動(dòng)，穿過閉合電路的磁通量沒有發(fā)生變化無感應(yīng)電流，故a錯(cuò)；b中條形磁鐵插入線圈時(shí)線圈中的磁通量增加，拔出時(shí)線圈中的磁通量減少，都有感應(yīng)電流，故b正確；c中開關(guān)s一直接通，回路中為恒定電流，螺線管a產(chǎn)生的磁場穩(wěn)定，螺線管b中的磁通量無變化，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故c錯(cuò)；d中開關(guān)s接通滑動(dòng)變阻器的阻值變化使閉合回路中的電流變化，螺線管a的磁場變化，螺線管b中磁通量變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故d正確點(diǎn)評電路閉合，磁通量變化，是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)必要條件，缺一不可電路中有沒有磁通量不是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，如果穿過電路的磁通量盡管很大但不變化，那么無論有多大，都不會產(chǎn)生感應(yīng)電流4如圖4所示，線圈與電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器相連，線圈與電流計(jì)g相連，線圈與線圈繞在同一個(gè)鐵芯上，在下列情況下，電流計(jì)g中無示數(shù)的是()圖4a開關(guān)閉合瞬間b開關(guān)閉合一段時(shí)間后c開關(guān)閉合一段時(shí)間后，來回移動(dòng)變阻器滑動(dòng)端d開關(guān)斷開瞬間答案b解析a中開關(guān)閉合前，線圈、中均無磁場，開關(guān)閉合瞬間，線圈中電流從無到有形成磁場，穿過線圈的磁通量從無到有，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計(jì)g有示數(shù)b中開關(guān)閉合一段時(shí)間后，線圈中電流穩(wěn)定不變，電流的磁場不變，此時(shí)線圈雖有磁通量但磁通量穩(wěn)定不變，線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計(jì)g中無示數(shù)c中開關(guān)閉合一段時(shí)間后，來回移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端，電阻變化，線圈中的電流變化，電流形成的磁場也發(fā)生變化，穿過線圈的磁通量也發(fā)生變化，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計(jì)g中有示數(shù)d中開關(guān)斷開瞬間，線圈中電流從有到無，電流的磁場也從有到無，穿過線圈的磁通量也從有到無發(fā)生變化，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計(jì)g中有示數(shù)故選b.點(diǎn)評變化的電流引起閉合線圈中磁通量的變化，是產(chǎn)生感應(yīng)電流的一種情況【方法技巧練】一、磁通量變化量的求解方法5面積為s的矩形線框abcd，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線框平面成角(如圖5所示)，當(dāng)線框以ab為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)90時(shí)，穿過abcd面的磁通量變化量_.圖5答案bs(cos sin )解析磁通量由磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量在垂直于線框面上的分量決定開始時(shí)b與線框面成角，磁通量為bssin ；線框面按題意方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量減少，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)90時(shí)，磁通量變?yōu)椤柏?fù)”值，2bscos .可見，磁通量的變化量為21bscos bssin bs(cos sin )實(shí)際上，在線框轉(zhuǎn)過90的過程中，穿過線框的磁通量是由正向bssin 減小到零，再由零增大到負(fù)向bscos .方法總結(jié)磁通量雖是標(biāo)量，但有正、負(fù)，正、負(fù)號僅表示磁感線從不同的方向穿過平面，不表示大小6如圖6所示，通電直導(dǎo)線下邊有一個(gè)矩形線框，線框平面與直導(dǎo)線共面若使線框逐漸遠(yuǎn)離(平動(dòng))通電導(dǎo)線，則穿過線框的磁通量將()圖6a逐漸增大 b逐漸減小c保持不變 d不能確定答案b解析當(dāng)矩形線框在線框與直導(dǎo)線決定的平面內(nèi)逐漸遠(yuǎn)離通電導(dǎo)線平動(dòng)時(shí)，由于離開導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場越弱，而線框的面積不變，則穿過線框的磁通量將減小，所以b正確方法總結(jié)引起磁通量變化一般有四種情況：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度b不變，有效面積s變化，則t0bs(如知識點(diǎn)一中的1題)(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度b變化，磁感線穿過的有效面積s不變，則t0bs(如此題)(3)線圈平面與磁場方向的夾角發(fā)生變化時(shí)，即線圈在垂直于磁場方向的投影面積sssin 發(fā)生變化，從而引起穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，即b、s不變，變化(如此欄目中的5題)(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度b和回路面積s同時(shí)發(fā)生變化的情況，則t0bs二、感應(yīng)電流有無的判斷方法圖77如圖7所示的勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框，在下列四種情況下，線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()a線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運(yùn)動(dòng)b線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運(yùn)動(dòng)c線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線ab轉(zhuǎn)動(dòng)d線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線cd轉(zhuǎn)動(dòng)答案c解析四種情況中初始位置線框均與磁感線平行，磁通量為零，按a、b、d三種情況線圈移動(dòng)后，線框仍與磁感線平行，磁通量保持為零不變，線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流c中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)后，穿過線框的磁通量不斷發(fā)生變化，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流，c項(xiàng)正確方法總結(jié)(1)判斷有無感應(yīng)電流產(chǎn)生的關(guān)鍵是抓住兩個(gè)條件：電路是否為閉合電路；穿過電路本身的磁通量是否發(fā)生變化，其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”二字上電路中有沒有磁通量不是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，如果穿過電路的磁通量很大但不變化，那么不論有多大，也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流(2)分析磁通量是否變化時(shí)，既要弄清楚磁場的磁感線分布，又要注意引起磁通量變化的三種情況：由于線框所在處的磁場變化引起磁通量變化；由于線框所在垂直于磁場方向的投影面積變化引起磁通量變化；有可能是磁場及其垂直于磁場的面積都發(fā)生變化8(雙選)下列情況中都是線框在磁場中切割磁感線運(yùn)動(dòng)，其中線框中有感應(yīng)電流的是()答案bc解析a中雖然導(dǎo)體“切割”了磁感線，但穿過閉合線框的磁通量并沒有發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流b中導(dǎo)體框的一部分導(dǎo)體“切割”了磁感線，穿過線框的磁感線條數(shù)越來越少，線框中有感應(yīng)電流c中雖然與a近似，但由于是非勻強(qiáng)磁場運(yùn)動(dòng)過程中，穿過線框的磁感線條數(shù)增加，線框中有感應(yīng)電流d中線框盡管是部分切割，但磁感線條數(shù)不變，無感應(yīng)電流，故選b、c.方法總結(jié)在利用“切割”來討論和判斷有無感應(yīng)電流時(shí)，應(yīng)該注意：(1)導(dǎo)體是否將磁感線“割斷”，如果沒有“割斷”就不能說切割如下圖所示，甲、乙兩圖中，導(dǎo)線是真“切割”，而圖丙中，導(dǎo)體沒有切割磁感線(2)即使導(dǎo)體真“切割”了磁感線，也不能保證就能產(chǎn)生感應(yīng)電流例如上題中a、d選項(xiàng)情況，如果由切割不容易判斷，還是要回歸到磁通量是否變化上去1下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()a小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)b通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)c因閉合線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電流d磁鐵吸引小磁針答案c解析電磁感應(yīng)是指“磁生電”的現(xiàn)象，而小磁針和通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，反映了磁場力的性質(zhì)，所以a、b、d不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，c是電磁感應(yīng)現(xiàn)象2在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，下列說法正確的是()a導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)一定產(chǎn)生感應(yīng)電流b導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流c閉合電路在磁場內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流d穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，在電路中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流答案d解析本題的關(guān)鍵是理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件首先是“閉合電路”，a、b兩項(xiàng)中電路是否閉合不確定，故a、b兩項(xiàng)錯(cuò)誤；其次當(dāng)電路閉合時(shí)，只有一部分導(dǎo)體切割磁感線才產(chǎn)生感應(yīng)電流，c項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)閉合電路中磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，d項(xiàng)正確故正確答案為d.3一個(gè)閉合線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由此可以得出()a此時(shí)此地一定沒有磁場b此時(shí)此地一定沒有磁場的變化c穿過線圈平面的磁感線條數(shù)一定沒有變化d穿過線圈平面的磁通量一定沒有變化答案d解析磁感線條數(shù)不變不等于磁通量不變4如圖8所示，通電螺線管水平固定，oo為其軸線，a、b、c三點(diǎn)在該軸線上，在這三點(diǎn)處各放一個(gè)完全相同的小圓環(huán)，且各圓環(huán)平面垂直于oo軸則關(guān)于這三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度ba、bb、bc的大小關(guān)系及穿過三個(gè)小圓環(huán)的磁通量a、b、c的大小關(guān)系，下列判斷正確的是()圖8ababbbc，abcbbabbbc，abbbbc，abcdbabbbc，abc答案c解析根據(jù)通電螺線管產(chǎn)生的磁場特點(diǎn)可知babbbc，由bs可得abc.故c正確5如圖9所示，矩形線框abcd放置在水平面內(nèi)，磁場方向與水平方向成角，已知sin 4/5，回路面積為s，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，則通過線框的磁通量為()圖9abs b4bs/5c3bs/5 d3bs/4答案b解析通過線框的磁通量bssin bs.6如圖10所示，ab是水平面上一個(gè)圓的直徑，在過ab的豎直平面內(nèi)有一根通電導(dǎo)線ef，已知ef平行于ab，當(dāng)ef豎直向上平移時(shí)，電流產(chǎn)生的磁場穿過圓面積的磁通量將()圖10a逐漸增大b逐漸減小c始終為零d不為零，但保持不變答案c解析導(dǎo)線ef周圍的磁場是以ef為圓心的一系列同心圓，水平面上的圓上的不同點(diǎn)到ef的距離不同，相當(dāng)于在半徑不同的圓周上，由于efab，且ef與ab在同一豎直平面內(nèi)，因而ef產(chǎn)生的磁場方向正好在ab兩側(cè)且對稱地從一邊穿入從另一邊對稱穿出，凈剩磁感線條數(shù)為零，因而穿過圓的磁通量為零，當(dāng)ef向上平移時(shí)，穿過圓的磁通量仍為零7(雙選)如圖11所示，矩形閉合導(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場垂直，一定產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()a垂直于紙面平動(dòng)b以一條邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)c線圈形狀逐漸變?yōu)閳A形d沿與磁場垂直的方向平動(dòng)圖11答案bc8(雙選)在如圖所示的各圖中，閉合線框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()答案ab解析感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是：只要穿過閉合線圈的磁通量變化，閉合線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生a圖中，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；b圖中離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱，磁感線越稀，所以當(dāng)線圈遠(yuǎn)離導(dǎo)線時(shí)，線圈中磁通量不斷變小，所以b圖中也有感應(yīng)電流產(chǎn)生；c圖中一定要把條形磁鐵周圍的磁感線空間分布圖弄清楚，在圖示位置，線圈中的磁通量為零，在向下移動(dòng)過程中，線圈的磁通量一直為零，磁通量不變，線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生；d圖中，線圈中的磁通量一直不變，線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生故正確答案為a、b.9如圖12所示，開始時(shí)矩形線框與勻強(qiáng)磁場的方向垂直，且一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中不可行的是()圖12a將線框向左拉出磁場b以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于90)c以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)d以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)答案d解析將線框向左拉出磁場的過程中，線框的bc部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，或者說穿過線框的磁通量減少，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流當(dāng)線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線框的cd邊的右半段在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，或者說穿過線框的磁通量在發(fā)生變化，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流當(dāng)線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)時(shí)，穿過線框的磁通量在減小，所以在這個(gè)過程中線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流如果轉(zhuǎn)過的角度超過60(60300)，bc邊將進(jìn)入無磁場區(qū)，那么線框中將不產(chǎn)生感應(yīng)電流當(dāng)線框以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果轉(zhuǎn)動(dòng)的角度小于60，則穿過線框的磁通量始終保持不變(其值為磁感應(yīng)強(qiáng)度與矩形線框面積的一半的乘積)10(雙選)a、b兩回路中各有一開關(guān)s1、s2，且回路a中接有電源，回路b中接有靈敏電流計(jì)(如圖13所示)，下列操作及相應(yīng)的結(jié)果可能實(shí)現(xiàn)的是()圖13a先閉合s2，后閉合s1的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)bs1、s2閉合后，在斷開s2的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)c先閉合s1，后閉合s2的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)ds1、s2閉合后，在斷開s1的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)答案ad11線圈a中接有如圖14所示的電源，線圈b有一半的面積處在線圈a中，兩線圈平行但不接觸，則在開關(guān)s閉合的瞬間