2024-2025學(xué)年高中物理第一章電磁感應(yīng)1.2感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件課時練習(xí)含解析教科版選修3-2

PAGE8-電磁感應(yīng)的發(fā)覺感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)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)線旁邊發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動C.因閉合線圈在磁場中運動而產(chǎn)生電流D.磁鐵吸引小磁針【解析】選C。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.磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi),有一個電阻為R、邊長為l的正方形導(dǎo)線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過磁場,則感應(yīng)電流的產(chǎn)生狀況為 ()A.始終沒有 B.始終有C.進入磁場和出磁場時有 D.無法推斷【解析】選C。導(dǎo)線框進入磁場階段,穿過導(dǎo)線框的磁通量增加,導(dǎo)線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。導(dǎo)線框在磁場中運動階段,穿過導(dǎo)線框的磁通量保持不變,無感應(yīng)電流產(chǎn)生;導(dǎo)線框離開磁場階段,穿過導(dǎo)線框的磁通量減小,導(dǎo)線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。故A、B、D錯誤,C正確;故選C。3.(2024·青島高二檢測)如圖所示是等腰直角三棱錐,其中側(cè)斜面abcd為邊長為L的正方形,abfe和ade均為豎直面,dcfe為水平面。將此等腰直角三棱錐按圖示方式放置于豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,下列說法中正確的是 ()A.通過abcd面的磁通量大小為BL2B.通過dcfe面的磁通量大小為BL2C.通過ade面的磁通量為零D.通過abfe面的磁通量大小為BL2【解析】選C。通過abcd平面的磁通量大小為Φ=BSsin45°=BL2,A錯誤;dcfe平面是abcd平面在垂直磁場方向上的投影,所以磁通量大小為BL2,B錯誤;ade平面和abfe平面都與磁場平行,沒有磁感線穿過這兩個平面,所以磁通量為零,C正確,D錯誤。4.(多選)如圖所示,將帶鐵芯的線圈A通過滑動變阻器和開關(guān)連接到電源上,線圈B的兩端連接到靈敏電流計上,把線圈A放進線圈B的里面。下列說法正確的是 ()A.開關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉(zhuǎn)B.線圈A插入線圈B中后,開關(guān)閉合和斷開的瞬間電流計指針均不會偏轉(zhuǎn)C.線圈A插入線圈B中后,開關(guān)閉合和斷開的瞬間電流計指針向相反的方向偏轉(zhuǎn)D.開關(guān)閉合后,只有滑動變阻器的滑片P加速滑動,電流計指針才會偏轉(zhuǎn)【解析】選A、C。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是閉合電路的磁通量發(fā)生變更,指針偏轉(zhuǎn)時說明電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,將產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況與螺線管中磁場的變更狀況聯(lián)系在一起即可得到答案。開關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出時穿過B的磁通量會發(fā)生變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,都會引起電流計指針偏轉(zhuǎn),選項A正確;線圈A插入線圈B中后,開關(guān)閉合和斷開的瞬間,穿過B的磁通量會發(fā)生變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流計指針會偏轉(zhuǎn),選項B錯誤;線圈A插入線圈B中后,開關(guān)閉合和斷開的瞬間,穿過B的磁通量分別會增加和減小,磁通量的方向相同,會產(chǎn)生相反方向的感應(yīng)電流,電流計指針向相反的方向偏轉(zhuǎn),選項C正確;開關(guān)閉合后,滑動變阻器的滑片P無論如何滑動,電路中電流都會變更,穿過B的磁通量會發(fā)生變更產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流計指針會偏轉(zhuǎn),選項D錯誤;故選A、C。【加固訓(xùn)練】如圖所示,在通電螺線管的外面套著一個閉合金屬線圈P,當(dāng)開關(guān)突然斷開時,下列關(guān)于穿過線圈P磁通量的變更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】選C。通電螺線管斷電后,磁感應(yīng)強度變成零,故穿過這個面的磁通量將減小,回路中會有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故C正確。5.如圖所示,a、b、c三個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,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】選B。當(dāng)a中有電流通過時,穿過a、b、c三個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,依據(jù)合磁通量的計算,應(yīng)當(dāng)是Φa>Φb>Φc。6.如圖所示,一根無限長通有電流的直導(dǎo)線旁邊放一矩形線框abcd,直導(dǎo)線和線框在同一平面內(nèi),若要使線框中有感應(yīng)電流,線框要 ()A.靜止不動B.向下平動C.以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動D.向右平動【解析】選D。當(dāng)線框靜止不動時,穿過線框的磁通量沒有變更,所以沒有感應(yīng)電流,故A錯誤;當(dāng)線框向下平動時,穿過線框的磁通量沒有變更,所以沒有感應(yīng)電流,故B錯誤;以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動,穿過線框的磁通量不變,則沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故C錯誤;當(dāng)線框向右平動時,穿過線框的磁通量削減,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故D正確。故選D。【加固訓(xùn)練】如圖,一個金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強磁場中,能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的做法是 ()A.使勻強磁場勻稱減弱B.保持圓環(huán)水平并在磁場中上下移動C.保持圓環(huán)水平并在磁場中左右移動D.保持圓環(huán)水平并使圓環(huán)繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動【解析】選A。使勻強磁場勻稱減弱,穿過線圈的磁通量減小,產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A正確;保持圓環(huán)水平,無論在磁場中上下移動、左右移動還是繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量均不變,所以均不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B、C、D錯誤。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)7.(12分)邊長l=10cm的正方形線框,固定在勻強磁場中,磁場方向與線圈平面垂直,如圖所示。磁感應(yīng)強度隨時間變更的規(guī)律為B=(2+3t)(T),則3s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變更量ΔΦ【解題指南】解答本題須要把握以下兩點:(1)求磁通量的變更量,先要求出對應(yīng)兩個時刻的磁通量。(2)求某一時刻的磁通量,先要求出這一時刻對應(yīng)的磁感應(yīng)強度B和線框面積,還要明確它們之間的夾角?！窘馕觥?s內(nèi)就是從0到3s末,所以0s末時磁感應(yīng)強度為B1=(2+3×0)T=2T3s末時的磁感應(yīng)強度為B2=(2+3×3)T=11T所以ΔΦ=ΔBS=(11-2)×0.12Wb=9×10-2Wb。答案:9×10-2Wb8.(12分)如圖所示,有一個100匝的線圈,其橫截面是邊長為L=0.20m的正方形,放在磁感應(yīng)強度B=0.50T的勻強磁場中,線圈平面與磁場垂直。若將這個線圈橫截面的形態(tài)由正方形變更成圓形(橫截面的周長不變),【解析】線圈橫截面為正方形時的面積S1=L2=(0.20)2m2=4.0×穿過線圈的磁通量Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2Wb=2.0×10-2Wb橫截面形態(tài)為圓形時,其半徑r==橫截面積大小S2=π()2=m2穿過線圈的磁通量Φ2=BS2=0.50×Wb≈2.55×10-2Wb。所以,磁通量的變更ΔΦ=Φ2-Φ1=(2.55-2.0)×10-2Wb=5.5×10-3Wb。答案:5.5×10-3Wb(15分鐘·40分)9.(7分)(2024·南寧高二檢測)繞在同一鐵芯上的線圈Ⅰ、Ⅱ按如圖所示方法連接,G為電流計,則 ()A.開關(guān)S閉合瞬間,G的示數(shù)不為零B.保持開關(guān)S閉合狀態(tài),G的示數(shù)不為零C.保持開關(guān)S閉合,移動變阻器R0滑動觸頭的位置,G的示數(shù)為零D.斷開開關(guān)S的瞬間,G的示數(shù)為零【解析】選A。當(dāng)閉合開關(guān)瞬間,Ⅰ線圈中有電流通過,電流從無到有,產(chǎn)生磁場,磁場也穿過Ⅱ線圈,Ⅱ線圈的磁通量從無到有,產(chǎn)生感應(yīng)電流,G的示數(shù)不為零,故選項A正確;保持開關(guān)S閉合狀態(tài),Ⅰ中電流不變,穿過Ⅱ線圈中磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,G的示數(shù)為零,故選項B錯誤;保持開關(guān)S閉合,移動變阻器R0滑動觸頭的位置,Ⅰ線圈中電流變更,產(chǎn)生磁場也變更,變更磁場也穿過Ⅱ線圈,Ⅱ線圈的磁通量變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,則電流計G的示數(shù)不為零,故選項C錯誤;斷開開關(guān)S的瞬間,Ⅰ線圈中電流減小(從有到無),產(chǎn)生磁場也變更,變更磁場也穿過Ⅱ線圈,Ⅱ線圈的磁通量變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,則電流計G的示數(shù)不為零,故選項D錯誤。10.(7分)有人依據(jù)條形磁鐵的磁場分布狀況用塑料制作了一個模具,模具的側(cè)邊界剛好與該條形磁鐵的磁感線重合,如圖所示。另取一個松軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具上方某位置,線圈貼著模具上下移動的過程中,下列說法正確的是(地磁場很弱,可以忽視) ()A.線圈切割磁感線,線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流B.線圈緊密套在模具上移動過程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流C.由于線圈所在處的磁場是不勻稱的,故不能推斷線圈中是否有電流產(chǎn)生D.若線圈平面放置不水平,則移動過程中會產(chǎn)生感應(yīng)電流【解析】選B。若穿過線圈的磁通量變更就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,據(jù)此推斷。線圈貼著模具上下移動的過程中,由穿過線圈的磁通量不變可知不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項A、C錯誤,B正確;若線圈平面放置不水平,則移動過程中由于穿過線圈的磁通量不變,也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項D錯誤;故選B。11.(7分)隨著科技的不斷發(fā)展,無線充電已經(jīng)進入人們的視線。小到手表、手機,大到電腦、電動汽車的充電,都已經(jīng)實現(xiàn)了從理論研發(fā)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。如圖給出了某品牌的無線充電手機利用電磁感應(yīng)方式無線充電的原理圖。關(guān)于無線充電,下列說法正確的是 ()A.無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B.只有將充電底座接到直流電源上才能對手機進行充電C.接收線圈中交變電流的頻率與放射線圈中交變電流的頻率相同D.只要有無線充電底座,全部手機都可以進行無線充電【解析】選C。無線充電的原理,其實就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,而不是電流的磁效應(yīng),故A錯誤;發(fā)生電磁感應(yīng)的條件是磁通量要發(fā)生變更,直流電無法產(chǎn)生變更的磁場,故不能接到直流電源上,故B錯誤;發(fā)生電磁感應(yīng)時,兩個線圈中交變電流的頻率是相同的,故C正確;只有無線充電底座,手機內(nèi)部沒有能實現(xiàn)無線充電的接收線圈等裝置,也不能進行無線充電,故D錯誤。12.(19分)一個單匝矩形線圈abcd,邊長ab=30cm,bc=20cm,如圖所示放在Oxyz坐標(biāo)系內(nèi),線圈平面垂直于Oxy平面,與Ox軸和Oy軸的夾角分別為α=30°和β=60°,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=10-2T。試計算:當(dāng)磁場方向分別沿Ox、Oy、【解析】勻強磁場中穿過垂直于磁場方向、面積為S的平面的磁通量為Φ=BS,題中磁場分別沿Ox、Oy、Oz方向時,分別找出矩形線圈在垂直于磁場方向上的投影面積,就可干脆用上述公式計算。矩形線圈的面積S=ab×bc=0.30×0.20m2=6×10-2它在垂直于坐標(biāo)軸上的投影面積的大小分別為Sx=Scos