高中物理第四章電磁感應12劃時代的發(fā)現(xiàn)探究感應電流的產(chǎn)生條件訓練（含解析）新人教版選修32

劃時代的發(fā)現(xiàn)探究感應電流的產(chǎn)生條件課后篇鞏固提升基礎鞏固1.首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應和電磁感應的物理學家分別是()解析1820年,丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應;1831年,英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,選項D正確。答案D2.(多選)如圖是法拉第最初研究電磁感應現(xiàn)象的裝置,下列說法正確的是()B端時,線圈中產(chǎn)生感應電流B端,并在B端附近運動時,線圈中產(chǎn)生感應電流C.當磁鐵保持圖中狀態(tài)不變時,線圈中有感應電流D.當磁鐵保持圖中狀態(tài)不變時,線圈中無感應電流解析當右邊磁鐵離開B端或在B端附近運動時,線圈所處位置磁場變化,穿過線圈的磁通量變化,產(chǎn)生感應電流,A、B正確;當磁鐵保持圖中狀態(tài)不變時,穿過線圈的磁通量不變,線圈中無感應電流,C錯,D正確。答案ABD3.磁通量是研究電磁感應現(xiàn)象的重要物理量,如圖所示,通有恒定電流的直導線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,設前后兩次通過線框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2,則()Φ1>ΔΦ2Φ1=ΔΦ2Φ1<ΔΦ2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值之和。故ΔΦ1<ΔΦ2,選項C正確。答案C4.如圖所示,a、b、c三個閉合線圈放在同一平面內(nèi),當線圈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<Φc B.Φa>Φb>ΦcC.Φa<Φc<Φb D.Φa>Φc>Φb解析當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。因此合磁通量應該是Φa>Φb>Φc。答案B5.如圖所示,一個矩形線圈與通有相同大小電流的平行直導線在同一平面,而且處在兩導線的中央,則()A.兩電流方向相同時,穿過線圈的磁通量為零B.兩電流方向相反時,穿過線圈的磁通量為零C.兩電流同向和反向時,穿過線圈的磁通量大小相等D.因兩電流產(chǎn)生的磁場不均勻,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分布如圖所示:兩電流同向時,Φ=0,兩電流反向時,Φ≠0。故A對。答案A6.(多選)假如航天員登月后想探測一下月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流計和一個小線圈,則下列推斷中正確的是()A.直接將電流計放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場有無B.將電流計與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運動,如電流計無示數(shù),則判斷月球表面無磁場C.將電流計與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運動,如電流計有示數(shù),則判斷月球表面有磁場D.將電流計與線圈組成閉合回路,使線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,月球表面若有磁場,則電流計至少有一次示數(shù)不為零解析電流計有示數(shù)時可判斷有磁場存在,沿某一方向運動而無示數(shù)不能確定月球上是否存在磁場。D項中線圈分別繞互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,若月球存在磁場,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,處于磁感應強度為B的勻強磁場中,B的方向與線框平面成θ角,當線框轉(zhuǎn)過90°到如圖所示的虛線位置時,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,把磁感應強度B沿垂直于面積S和平行于面積S進行分解,得B上=Bsinθ,B左=BcosθΦ1=B上S=BSsinθΦ2=-B左S=-BScosθ(2)開始時B與線框平面成θ角,穿過線框的磁通量Φ1=BSsinθ;當線框按順時針方向轉(zhuǎn)動時,轉(zhuǎn)動至90°時,磁通量從另一面穿過,變?yōu)椤柏摗敝?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三個閉合金屬圓環(huán)位置如圖所示,當滑動變阻器的滑片左右滑動時,能產(chǎn)生感應電流的圓環(huán)是()A.a、b兩環(huán) B.b、c兩環(huán)C.a、c兩環(huán) D.a、b、c三個環(huán)解析當滑動變阻器的滑片左右滑動時,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)生感應電流,而c環(huán)中有兩股鐵芯同時穿過,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)生感應電流。故選A。答案A2.用如圖所示的裝置探究感應電流產(chǎn)生的條件,線圈A通過變阻器和開關S1連接到電源上,線圈B的兩端通過開關S2連到電流表上,把線圈A裝在線圈B的里面。下列說法正確的是()A中感應電流產(chǎn)生的條件1、S2均處于閉合狀態(tài),將線圈A中鐵芯拔出時,電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)1、S2均處于閉合狀態(tài),將線圈A中鐵芯拔出用時越短,電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度越小1、S2均處于閉合狀態(tài),此時勻速移動滑動變阻器的滑片,電流表的指針始終指在0刻度線位置解析通過移動滑動變阻器來改變線圈A中的電流大小,從而改變線圈B中的磁通量,進而可判定線圈B中是否有感應電流產(chǎn)生,故A錯誤;當S1、S2均處于閉合狀態(tài)時,將線圈A中鐵芯拔出,穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應電流,發(fā)現(xiàn)電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故B正確;當S1、S2均處于閉合狀態(tài)時,將線圈A中鐵芯拔出用時越短,線圈A的磁通量的變化率越大,則線圈B中的磁通量變化率也越大,產(chǎn)生感應電動勢越大,因此電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度越大,故C錯誤;S1、S2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,穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應電流,電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故D錯誤。答案B3.(多選)如圖所示,在水平面上有兩條平行導電導軌MN、PQ,導軌間距離為l,勻強磁場垂直于導軌所在的平面(紙面)向里,磁感應強度的大小為B,兩根金屬桿1、2放在導軌上,與導軌垂直,它們分別以速度v1、v2做勻速直線運動,下列哪種情形回路中有電流通過()A.v1=v2 B.v1>v2C.v1<v2解析題中磁感應強度不變,結(jié)合運動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變化,回路中就有感應電流產(chǎn)生。選項A中v1=v2時,閉合回路的面積不變,在勻強磁場中磁通量不會變,所以回路中沒有感應電流產(chǎn)生;選項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,會在回路中產(chǎn)生感應電流;同理選項C會使回路中磁通量變大,也會產(chǎn)生感應電流,所以選項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線,以它們?yōu)樽鴺溯S構(gòu)成一個平面直角坐標系。四個相同的圓形閉合線圈在四個象限內(nèi)完全對稱放置,兩直導線中的電流大小與變化情況完全相同,電流方向如圖所示,當兩直導線中的電流都增大時,四個線圈a、b、c、d中感應電流的情況是()a中無感應電流b中有感應電流c中有感應電流d中無感應電流解析根據(jù)安培定則可判斷出電流產(chǎn)生的磁場方向,線圈a中的磁場方向均垂直于紙面向里,線圈c中的磁場方向均垂直于紙面向外,線圈b、d中的合磁通量始終為零,故增大兩直導線中的電流時,線圈a、c中的磁通量發(fā)生變化,有感應電流產(chǎn)生,而線圈b、d中無感應電流產(chǎn)生。選項C、D正確,A、B錯誤。答案CD5.如圖所示,在條形磁鐵的外面套著一個閉合金屬彈簧線圈P,現(xiàn)用力從四周拉彈簧線圈,使線圈包圍的面積變大,則下列關于穿過彈簧線圈磁通量的變化以及線圈中是否有感應電流產(chǎn)生的說法中,正確的是()A.磁通量增大,有感應電流產(chǎn)生B.磁通量增大,無感應電流產(chǎn)生C.磁通量減小,有感應電流產(chǎn)生D.磁通量減小,無感應電流產(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,當彈簧線圈P的面積擴大時,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,故穿過這個面的磁通量將減小,線圈中會有感應電流產(chǎn)生,故C正確。答案C6.如圖所示,研究電磁感應現(xiàn)象實驗所需的器材,用實線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動變阻器和開關連接成原線圈回路,將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路,并列舉出在實驗中能夠改變副線圈回路磁通量,使副線圈中產(chǎn)生感應電流的三種方法:(1)。

(2)。

(3)。

答案實線連接,如圖所示。(1)A線圈在B線圈中,閉合(或斷開)開關瞬間(2)閉合開關,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,A線圈在B線圈中,移動滑動變阻器的滑片時7.如圖所示,一帶電小球A用絕緣細線懸掛,在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,其正下方有一導體圓環(huán)B放在絕緣水平面上,圓環(huán)B的圓心位于懸點正下方。(1)將圓環(huán)以環(huán)上某點為支點豎起時,圓環(huán)中是否產(chǎn)生感應電流。(2)將圓環(huán)在水平面上拉動時,圓環(huán)中是否產(chǎn)生感應電流。解析帶電小球做圓錐擺運動等效為一環(huán)形電流,在空間產(chǎn)生磁場,可由安培定則判斷磁感線的分布特點。(1)當圓環(huán)豎起時,穿過圓環(huán)的磁通量減少,由感應電流的產(chǎn)生條件知圓環(huán)中產(chǎn)生感應電流。(2)當圓環(huán)在水平面上被拉動時,穿過圓環(huán)的磁通量減少,圓環(huán)中產(chǎn)生感應電流。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磁場中,金屬棒MN沿框架以速