20192020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32

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D2.(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),穿過線圈的磁通量不變,線圈中無感應(yīng)電流,C錯(cuò),D正確。答案ABD3.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)前后兩次通過線框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2,則()A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.無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C4.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通過時(shí),它們的磁通量分別為Φa、Φb、Φc,下列說法中正確的是()A.Φa<Φb<ΦcB.Φa>Φb>ΦcC.Φa<Φc<ΦbD.Φa>Φc>Φb解析當(dāng)a中有電流通過時(shí),穿過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中無向外的磁感線。因此合磁通量應(yīng)該是Φa>Φb>Φc。答案B5.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),穿過線圈的磁通量為零B.兩電流方向相反時(shí),穿過線圈的磁通量為零C.兩電流同向和反向時(shí),穿過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A6.(多選)我國已經(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)來判斷磁場(chǎng)有無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)無示數(shù),則判斷月球表面無磁場(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CD7.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90°到如圖所示的虛線位置時(shí),試求:(1)初、末位置穿過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=Bsinθ,B左=BcosθΦ1=B上S=BSsinθΦ2=-B左S=-BScosθ(2)開始時(shí)B與線框平面成θ角,穿過線框的磁通量Φ1=BSsinθ;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,變?yōu)椤柏?fù)”值,為Φ2=-BScosθ。所以,此過程中磁通量的變化量為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,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A2.(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),二者無相對(duì)運(yùn)動(dòng),AB不切割磁感線,回路中無感應(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),無論方向相同或相反,二者都有相對(duì)運(yùn)動(dòng),穿過回路的磁通量都會(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BCD3.(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()A.v1=v2 B.v1>v2C.v1<v2 D.以上說法都不對(duì)解析題中磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況研究面積是否發(fā)生改變。只要兩桿速度不同,穿過閉合回路的磁通量就會(huì)變化,回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。選項(xiàng)A中v1=v2時(shí),閉合回路的面積不變,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量不會(huì)變,所以回路中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生;選項(xiàng)B中v1>v2,兩金屬桿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BC4.(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中無感應(yīng)電流產(chǎn)生。選項(xiàng)C、D正確,A、B錯(cuò)誤。答案CD5.如圖所示,在條形磁鐵的外面套著一個(gè)閉合金屬彈簧線圈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C6.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