13.3 電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用 【練習(xí)】2024-2025學(xué)年高二物理 同步練（ 人教版2019必修第三冊）（原卷版）

13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)3.3.3通過實(shí)驗(yàn)，了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，了解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用及其對現(xiàn)代社會的影響。物理觀念：知道感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件?？茖W(xué)思維：學(xué)會通過現(xiàn)象分析歸納事物本質(zhì)特征的科學(xué)思維方法，認(rèn)識實(shí)驗(yàn)觀察能力與邏輯思維能力在科學(xué)探究過程中的重要作用?？茖W(xué)探究：經(jīng)歷感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的探究活動，提高分析論證能力。通過模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)，歸納得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象曲折的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)習(xí)法拉第堅(jiān)持理想信念、不畏艱辛、勇于探索的科學(xué)精神。了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的重大歷史意義和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的廣泛應(yīng)用，體會科學(xué)、技術(shù)對人類文明的推動作用。002思維導(dǎo)圖1．磁通量大小及其變化分析(1)定量計(jì)算：通過公式Φ＝BS來定量計(jì)算，計(jì)算磁通量時(shí)應(yīng)注意的問題：①明確磁場是否為勻強(qiáng)磁場，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。②平面的面積S應(yīng)為磁感線通過的有效面積。當(dāng)平面與磁場方向不垂直時(shí)，應(yīng)明確所研究的平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角，準(zhǔn)確求出有效面積。③穿過線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無關(guān)，即磁通量的大小不受線圈匝數(shù)的影響。(2)定性判斷：磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”，當(dāng)有不同方向的磁場同時(shí)穿過該面積時(shí)，此時(shí)的磁通量為各磁場穿過該面積磁通量的代數(shù)和。2．判斷感應(yīng)電流有無的方法3.常見的三種產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況003知識梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象(1)當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)．二、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1.導(dǎo)體回路；2.發(fā)生變化。說明：穿過電路的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生，如果電路閉合，則有感應(yīng)電流．如果電路不閉合，則只有而無感應(yīng)電流．三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用1.發(fā)電機(jī)2.變壓器、電磁爐等004題型精講【題型一】物理史實(shí)【典型例題1】史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計(jì)指針動了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動?！狈ɡ谝虼税l(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖4-1-1是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學(xué)家科拉頓設(shè)計(jì)了一個(gè)利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實(shí)驗(yàn)：將一塊磁鐵在螺線管中移動，使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動對檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的影響，他把檢流計(jì)放到隔壁房間中去，用長導(dǎo)線把檢流計(jì)和螺線管連接起來。實(shí)驗(yàn)開始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計(jì)的小磁針靜止在原位?！笨评D沒能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他的實(shí)驗(yàn)示意圖見圖4-1-2。請你分析一下，科拉頓沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么？【典型例題2】在物理學(xué)的發(fā)展過程中，許多科學(xué)家做出了突出貢獻(xiàn)，下列關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)的說法正確的是()A．牛頓開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)與邏輯推理相結(jié)合的研究方法，并用這種方法研究了力與運(yùn)動的關(guān)系B．庫侖通過研究得出了電荷間的相互作用規(guī)律，并測出了自然界的最小帶電單位C．安培提出了分子電流假說，成功解釋了所有磁現(xiàn)象來源于運(yùn)動電荷這一本質(zhì)D．法拉第通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律【對點(diǎn)訓(xùn)練1】從1822年至1831年的近十年時(shí)間里，英國科學(xué)家法拉第心系“磁生電”．在他的研究過程中有兩個(gè)重要環(huán)節(jié)：(1)敏銳地覺察并提出“磁生電”的閃光思想；(2)通過大量實(shí)驗(yàn)，將“磁生電”(產(chǎn)生感應(yīng)電流)的情況概括為五種：變化的電流、變化的磁場、運(yùn)動的恒定電流、運(yùn)動的磁鐵、在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體．結(jié)合你學(xué)過的相關(guān)知識，試判斷下列說法正確的是()A．環(huán)節(jié)(1)提出“磁生電”思想是受到了麥克斯韋電磁場理論的啟發(fā)B．環(huán)節(jié)(1)提出“磁生電”思想是為了對已經(jīng)觀察到的“磁生電”現(xiàn)象做出合理解釋C．環(huán)節(jié)(2)中五種“磁生電”的條件都可以概括為“穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化”D．環(huán)節(jié)(2)中“在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體”這種情況不符合“穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化”這一條件【對點(diǎn)訓(xùn)練2】奧斯特的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流的周圍存在磁場，法拉第經(jīng)過10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的途徑，法拉第認(rèn)識到必須在變化、運(yùn)動的過程中才能利用磁場產(chǎn)生電流。法拉第當(dāng)時(shí)歸納出五種情形，請說出這五種情形各是什么？【題型二】產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件【典型例題3】下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應(yīng)電流的是()【典型例題4】(多選)用如圖所示裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，線圈A通過滑動變阻器和開關(guān)S1連接到電源上，線圈B通過開關(guān)S2連接到電流計(jì)上，將線圈A套在線圈B的里面。下列說法中正確的是()A．該裝置可用于探究線圈B中感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B．S2處于閉合狀態(tài)，在S1閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．S1處于閉合狀態(tài)，在S2閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．兩開關(guān)均處于閉合狀態(tài)，電路穩(wěn)定后勻速移動滑動變阻器的滑片，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)【對點(diǎn)訓(xùn)練3】在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是()A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化【對點(diǎn)訓(xùn)練4】如圖所示，在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實(shí)驗(yàn)中，電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電表及開關(guān)已部分連接。（1）請使用兩根導(dǎo)線，將電路補(bǔ)充完整。（2）此實(shí)驗(yàn)中使用的電表是_______。A.靈敏電流計(jì) B.倍率適宜的歐姆表（3）正確選擇電表和連接電路后，開始實(shí)驗(yàn)探究，下列說法正確的是_________。A.開關(guān)閉合后，線圈A插入線圈B或從線圈B中拔出，都會引起電表指針偏轉(zhuǎn)B.線圈A插入線圈B后，開關(guān)閉合和斷開的瞬間電表指針均不會偏轉(zhuǎn)C.線圈A插入線圈B中，開關(guān)閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電表指針靜止在中央零刻度D.線圈A插入線圈B中，開關(guān)閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電表指針才能偏轉(zhuǎn)【題型三】電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用 【典型例題5】掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時(shí)，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是()【典型例題6】物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”。如圖所示，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn)。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數(shù)過多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同【對點(diǎn)訓(xùn)練5】(多選)高考考生入場時(shí)，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進(jìn)行安檢后才允許其進(jìn)入考場，如圖所示。探測器內(nèi)有通電線圈，當(dāng)探測器靠近任何金屬材料物體時(shí)，就會引起探測器內(nèi)線圈中電流變化，報(bào)警器就會發(fā)出警報(bào)；靠近非金屬物體時(shí)則不發(fā)出警報(bào)。關(guān)于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D．金屬探測器利用的是當(dāng)探測器靠近金屬物體時(shí)，能在金屬中形成渦流，進(jìn)而引起線圈中電流的變化【對點(diǎn)訓(xùn)練6】（多選）我國已經(jīng)制定了登月計(jì)劃,假如航天員登月后想探測月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流表和一個(gè)小線圈。下列推斷中正確的是()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場有無B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運(yùn)動,若電流表無示數(shù),則判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運(yùn)動,若電流表有示數(shù),則判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈分別繞兩個(gè)互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數(shù)不為零00501強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．法拉第“磁生電”這一偉大的發(fā)現(xiàn)，引領(lǐng)人類進(jìn)入了電氣時(shí)代．關(guān)于下列實(shí)驗(yàn)說法正確的是()A．甲圖中條形磁體插入螺線管中靜止不動時(shí)，電流計(jì)指針穩(wěn)定且不為零B．乙圖中無論滑動變阻器滑片向下移動還是向上移動的過程中，金屬圓環(huán)中都有感應(yīng)電流C．丙圖中閉合開關(guān)時(shí)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，斷開開關(guān)時(shí)電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)D．丁圖中導(dǎo)體棒AB在磁場中運(yùn)動時(shí)一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流2.如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，其方向與豎直方向的夾角為θ(0<θ<90°)．在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．a(chǎn)b向右運(yùn)動，同時(shí)使θ減小B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小C．a(chǎn)b向左運(yùn)動，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD．a(chǎn)b向右運(yùn)動，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角3.閉合電路的一部分導(dǎo)線ab處于勻強(qiáng)磁場中，若導(dǎo)線分別按照下圖中各情況在紙面內(nèi)運(yùn)動，能在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形是（）A．都會產(chǎn)生感應(yīng)電流B．都不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．甲、丙會產(chǎn)生感應(yīng)電流，乙、丁不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．甲、乙不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，丙、丁會產(chǎn)生感應(yīng)電流4.如圖所示，一有限范圍的勻強(qiáng)磁場，寬度為d，將一邊長為的正方形導(dǎo)線框以速度v向右勻速地通過磁場區(qū)域，若，則導(dǎo)線框通過磁場過程中，導(dǎo)線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間應(yīng)等于()A. B. C. D.5.下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A．電流周圍產(chǎn)生磁場B．磁場對電流產(chǎn)生力的作用C．變化的磁場使閉合導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流D．插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化而帶磁性6.如圖所示，導(dǎo)線MON在中點(diǎn)O彎折成一定角度，OO′為其角平分線，在導(dǎo)線MON內(nèi)通以恒定電流I，由均勻?qū)Ь€制成的正方形小線框L中線與OO′重合，則能在L中產(chǎn)生感應(yīng)電流的辦法是()A．增大電流IB．將L沿OO′向右勻速移動C．將L沿OO′向右加速移動D．將L向上快速移動【素養(yǎng)提升】7.（多選）如圖所示，線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上。線圈M與電源、開關(guān)滑動變阻器相連，P為滑動變阻器的滑片，恰好處在滑動變阻器的中間位置，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)。線圈N與電阻R相連。下列說法正確的是（）A．當(dāng)P向右移動，電阻R中有電流通過B．當(dāng)P向左移動，電阻R中有電流通過C．將線圈N從鐵芯上向右拉使其離開鐵芯，電阻R中有電流通過D．?dāng)嚅_S的瞬間，電阻R中無電流通過8．（多選）下列四副圖中，閉合線圈能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A. B.C. D.9.下列四種情境中說法中正確的是（）A．圖甲中，奧斯特利用該裝置發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B．圖乙中，線圈穿過磁鐵從M運(yùn)動到L的過程中，穿過線圈的磁通量先減小后增大 C．圖丙中，閉合線框繞垂直于磁場方向的軸轉(zhuǎn)動的過程中，線框中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生 D．圖丁中，線框在與通電導(dǎo)線在同一平面內(nèi)向右平移的過程中，線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生10．（多選）下列各圖線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A. B.C. D.11．探究產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的實(shí)驗(yàn)步驟如圖甲、乙、丙所示。（1）本實(shí)驗(yàn)中，我們通過觀察________來判斷電路中是否有感應(yīng)電流。（2）通過比較圖甲和丙可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的一個(gè)條件是電路要________，通過比較圖________可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的另一個(gè)條件是導(dǎo)體要在磁場中做切割磁感線運(yùn)動。（3）若圖甲中AB棒不動，磁鐵左右水平運(yùn)動，電路中________（選填“有”或“無”）感應(yīng)電流。12.如圖所示的閉合鐵芯上繞有一組線圈，與滑動變阻器、電池構(gòu)成閉合電路，a、b、c為三個(gè)閉合金屬圓環(huán)，假定線圈產(chǎn)生的磁場全部集中在鐵芯內(nèi)，則當(dāng)滑動變阻器的滑片左、右滑動時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的金屬圓環(huán)是()A．a(chǎn)、b兩個(gè)環(huán) B．b、c兩個(gè)環(huán)C．a(chǎn)、c兩個(gè)環(huán) D．a(chǎn)、b、c三個(gè)環(huán)13.（多選）奧斯特利用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置研究電流的磁效應(yīng)。一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動的小磁針放在白金絲導(dǎo)線正下方，導(dǎo)線兩端與一伏打電池相連。接通電源瞬間，小磁針發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn)。奧斯特采用控制變量法，繼續(xù)研究了導(dǎo)線直徑、導(dǎo)線材料、電池電動勢以及小磁針位置等因素對小磁針偏轉(zhuǎn)情況的影響。他能得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有（）A.減小白金絲直徑，小磁針仍能偏轉(zhuǎn) B.用銅導(dǎo)線替換白金絲，小磁針仍能偏轉(zhuǎn)C.減小電源電動勢，小磁針一定不能偏轉(zhuǎn) D.小磁針的偏轉(zhuǎn)情況與其放置位置無關(guān)14.以下四幅圖所示的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（）A．圖（a）通電后小磁針將會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明了電流周圍存在磁場B．圖（b）電鍵閉合后電流計(jì)的指針將會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明了回路產(chǎn)生了感應(yīng)電流C．圖（c）閉合電鍵后金屬棒會在導(dǎo)軌上運(yùn)動，說明了回路產(chǎn)生了感應(yīng)電流D．圖（d）電鍵閉合后線框會轉(zhuǎn)動，說明了磁場對電流可以產(chǎn)生力的作用【能力培優(yōu)】15.制造電阻箱時(shí)，要用雙線繞法，如圖所示。當(dāng)電流變化時(shí)雙線繞組（）A．回路中一定有自感電動勢產(chǎn)生 B．回路中一定沒有自感電動勢產(chǎn)生C．