2024-2025學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)12劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE6劃時(shí)代的發(fā)覺(jué)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件一、單項(xiàng)選擇題1．關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，以下說(shuō)法中正確的是(D)A．閉合電路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，閉合電路中就肯定有感應(yīng)電流產(chǎn)生B．閉合電路在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，閉合電路中肯定有感應(yīng)電流產(chǎn)生C．穿過(guò)閉合電路的磁通量為零的瞬間，閉合電路中肯定沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生D．只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生改變，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生解析：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件有兩個(gè)：(1)閉合電路；(2)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生了改變．故D項(xiàng)正確．2．如圖所示，導(dǎo)線ab和cd相互平行，則下列四種狀況下導(dǎo)線cd中無(wú)電流的是(D)A．開(kāi)關(guān)S閉合或斷開(kāi)的瞬間B．開(kāi)關(guān)S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向左滑C．開(kāi)關(guān)S是閉合的，但滑動(dòng)觸動(dòng)向右滑D．開(kāi)關(guān)S始終閉合，不滑動(dòng)觸頭解析：假如導(dǎo)線cd中無(wú)電流產(chǎn)生，則說(shuō)明通過(guò)ab中的電流沒(méi)有發(fā)生改變，明顯不是開(kāi)關(guān)S閉合或斷開(kāi)的瞬間；若是開(kāi)關(guān)S閉合，不管滑動(dòng)觸頭右移還是左移，ab中的電流都會(huì)發(fā)生改變，那么cd中都會(huì)有感應(yīng)電流．經(jīng)以上分析，可知只有D選項(xiàng)正確．3．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的U形導(dǎo)軌上，有兩根等長(zhǎng)的平行導(dǎo)線ab和cd，以相同的速度v勻速向右滑動(dòng)．為使ab中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，對(duì)開(kāi)關(guān)S來(lái)說(shuō)(D)A．?dāng)嚅_(kāi)和閉合都可以B．應(yīng)斷開(kāi)C．?dāng)嚅_(kāi)和閉合都不行D．應(yīng)閉合解析：ab、cd桿以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)，相對(duì)靜止，即abcd閉合回路的面積不變，磁通量不變，只有當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，構(gòu)成abNM閉合回路的磁通量發(fā)生改變，ab中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流．故A、B、C錯(cuò)，D正確．4．利用所學(xué)物理學(xué)問(wèn)，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相關(guān)問(wèn)題．IC卡內(nèi)部有一個(gè)由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路．公交車(chē)上的讀卡機(jī)(刷卡時(shí)“嘀”的響一聲的機(jī)器)向外放射某一特定頻率的電磁波．刷卡時(shí)，IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容C充電，達(dá)到肯定的電壓后，驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸．下列說(shuō)法正確的是(B)A．IC卡工作所須要的能量來(lái)源于卡內(nèi)的電池B．僅當(dāng)讀卡機(jī)放射該特定頻率的電磁波時(shí)，IC卡才能有效工作C．若讀卡機(jī)放射的電磁波偏離該特定頻率，則線圈L中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．IC卡只能接收讀卡機(jī)放射的電磁波，而不能向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息解析：刷卡時(shí)線圈L產(chǎn)生感應(yīng)電流，為電容C充電，因此IC卡不用電池，A錯(cuò)；僅當(dāng)讀卡機(jī)向外放射某一特定頻率的電磁波時(shí)，才能使電容C達(dá)到肯定電壓，IC卡才能有效工作，B正確；當(dāng)讀卡機(jī)放射的電磁波的頻率偏離特定頻率，線圈中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，只是不能使電容C達(dá)到肯定的電壓，只有當(dāng)電容C達(dá)到肯定電壓后，才能驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸，C、D錯(cuò)誤．5.如圖所示，一有限范圍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，寬度為d，將一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框以速度為v勻速地通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，若d>l，則線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間應(yīng)等于(C)A.eq\f(d,v) B.eq\f(l,v)C.eq\f(d－l,v) D.eq\f(d－2l,v)解析：當(dāng)線圈剛剛完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)至線圈剛剛出磁場(chǎng)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量不發(fā)生改變，線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．二、多項(xiàng)選擇題6．如圖所示，用導(dǎo)線做成的圓形回路與始終導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合，哪些組合中，切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生(圖A、B、C中直導(dǎo)線都與圓形線圈在同一平面內(nèi)，O點(diǎn)為線圈的圓心，圖D中直導(dǎo)線與圓形線圈垂直，并與中心軸重合)(BC)解析：對(duì)圖A而言，因?yàn)橥娭睂?dǎo)線位于環(huán)形導(dǎo)線所在平面內(nèi)，且與直徑重合，因此穿過(guò)圓環(huán)的磁通量為零，所以當(dāng)切斷導(dǎo)線中的電流時(shí)，磁通量在整個(gè)改變過(guò)程中必為零，所以閉合回路中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；對(duì)圖B而言，因?yàn)榇磐繛榇笮蓚€(gè)部分磁感線條數(shù)之差，當(dāng)切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，磁通量為零，即此過(guò)程中磁通量有改變，故閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；同理分析可得圖C中也有感應(yīng)電流產(chǎn)生；對(duì)圖D而言，因?yàn)榄h(huán)形導(dǎo)線與直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線平行，故磁通量為零．當(dāng)切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，磁通量在整個(gè)改變過(guò)程中皆為零，所以閉合回路中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以當(dāng)切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的有B、C兩種狀況．7．如圖所示，A、B兩回路中各有一開(kāi)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)，下列操作及相應(yīng)的結(jié)果可能的是(AD)A．先閉合S2，后閉合S1的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)B．S1、S2閉合后，在斷開(kāi)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)D．S1、S2閉合后，在斷開(kāi)S1的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)解析：回路A中有電源，當(dāng)S1閉合后，回路中有電流，在回路的四周產(chǎn)生磁場(chǎng)，回路B中有磁通量，在S1閉合或斷開(kāi)的瞬間，回路A中的電流從無(wú)到有或從有到無(wú)，電流四周的磁場(chǎng)發(fā)生改變，從而使穿過(guò)回路B的磁通量發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)若S2是閉合的，則回路B中有感應(yīng)電流，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)．所以選項(xiàng)A、D正確．8．1823年，科拉頓做了這樣一個(gè)試驗(yàn)，他將一個(gè)磁鐵插入連有靈敏電流計(jì)的螺旋線圈，來(lái)視察在線圈中是否有電流產(chǎn)生．在試驗(yàn)時(shí)，科拉頓為了解除磁鐵移動(dòng)時(shí)對(duì)靈敏電流計(jì)的影響，他通過(guò)很長(zhǎng)的導(dǎo)線把連在螺旋線圈上的靈敏電流計(jì)放到另一間房里．他想，反正產(chǎn)生的電流應(yīng)當(dāng)是“穩(wěn)定”的(當(dāng)時(shí)科學(xué)界都認(rèn)為利用磁場(chǎng)產(chǎn)生的電流應(yīng)當(dāng)是“穩(wěn)定”的)，插入磁鐵后，假如有電流，跑到另一間房里視察也來(lái)得及．就這樣，科拉頓起先了試驗(yàn)．然而，無(wú)論他跑得多快，他看到的電流計(jì)指針都是指在“0”刻度的位置，科拉頓失敗了．以下關(guān)于科拉頓試驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是(BCD)A．試驗(yàn)中根本沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生B．試驗(yàn)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生C．科拉頓的試驗(yàn)裝置是完全正確的D．科拉頓試驗(yàn)沒(méi)有視察到感應(yīng)電流是因?yàn)樵诓迦氪盆F的過(guò)程中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，但當(dāng)跑到另一間房視察時(shí)，電磁感應(yīng)過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，不會(huì)看到電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)解析：感應(yīng)電流是在磁通量改變的過(guò)程中產(chǎn)生的，這種改變一旦停止，感應(yīng)電流也就不存在了．三、非選擇題9．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(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線框面成θ角(如圖)，當(dāng)線框以ab為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)90°時(shí)，穿過(guò)abcd面的磁通量的改變量是多少？答案：BS(cosθ＋sinθ)解析：起先時(shí)磁場(chǎng)與線框面成θ角，磁通量為Φ1＝BSsinθ；線框面按題意方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量削減，當(dāng)轉(zhuǎn)90°時(shí)，磁通量變?yōu)椤柏?fù)”值，Φ2＝－BScosθ.可見(jiàn)，磁通量的改變量為ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－BScosθ－BSsinθ|＝BS(cosθ＋sinθ)．10．一個(gè)單匝矩形線圈abcd，邊長(zhǎng)ab＝30cm，bc＝20cm，如圖所示放在O－xyz直角坐標(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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝10－2T．試計(jì)算：當(dāng)磁場(chǎng)方向分別沿Ox，Oy，Oz方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量各為多少？答案：Φx＝3×10－4WbΦy＝3eq\r(3)×10－4WbΦz(mì)＝0解析：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中穿過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向、面積為S的平面的磁通量為Φ＝BS，題中磁場(chǎng)沿Ox，Oy，Oz方向時(shí)，找出矩形線圈在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積，就可干脆用上述公式計(jì)算．矩形線圈的面積S＝ab×bc＝0.30×0.20m2＝6×10－2m2，它垂直于三條坐標(biāo)軸上的投影面積的大小分別為Sx＝Scosβ＝6×10－2×eq\f(1,2)m2＝3×10－2m2，Sy＝Scosα＝6×10－2×eq\f(\r(3),2)m2＝3eq\r(3)×10－2m2，Sz＝0.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量Φx＝BSx＝10－2×3×10－2Wb＝3×10－4Wb.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Oy方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量Φy＝BSy＝10－2×3eq\r(3)×10－2Wb＝3eq\r(3)×10－4Wb.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Oz方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量Φz(mì)＝BSz＝0.11．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，