高二物理专题练习4142划时代的发现探究电磁感应的产生条件人教版选修32.docx
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高二物理专题练习4142划时代的发现探究电磁感应的产生条件人教版选修32
双基限时练
（一） 划时代的发现 探究电磁感应的产生条件
1．首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是（ ）
A．安培和法拉第B．法拉第和楞次
C．奥斯特和法拉第D．奥斯特和安培
答案 C
2．关于感应电流，下列说法中正确的是（ ）
A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
C．线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流
D．只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流
解析 对闭合电路而言，必须有磁通量变化，闭合电路中才有感应电流，光有磁通量，不变化，是不会产生感应电流的，故A选项错误．B选项中螺线管必须是闭合的，否则也没有感应电流，故B选项错误．线框不闭合，穿过线框的磁通量发生变化，线框中有感应电动势而没有感应电流，故C选项正确．闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动，电路中也有感应电流，故D选项正确．
答案 CD
3．如图所示，线圈abcd在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下线圈中没有感应电流产生（ ）
A．把线圈变成圆形（周长不变）
B．使线圈在磁场中加速平移
C．使磁场增强或减弱
D．使线圈以过ab的直线为轴旋转
解析 把线圈变成圆形的过程中，线圈的面积发生变化，磁通量发生变化，线圈中有感应电流，选项A错误；无论线圈在磁场中匀速还是加速运动，磁通量不变，线圈中没有感应电流，选项B正确；使磁场发生变化，通过线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电流，选项C错误；当线圈以ab为轴转动时，通过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，选项D错误．
答案 B
4．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域，若d>l，则线圈中不产生感应电流的时间应等于（ ）
A.
B.
C.
D.
解析 当线圈刚刚完全进入磁场时至线圈刚刚出磁场时，通过线圈的磁通量不发生变化，线圈中不会产生感应电流．
答案 C
5．如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心，且通以向上的电流I，则（ ）
A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流
B．当M左右平移时，环中有感应电流
C．当M保持水平，在竖直方向上上下移动时环中有感应电流
D．只要L与M保持垂直，以上几种情况，环中均无感应电流
解析 根据安培定则，通电直导线周围的磁场是以通电直导线为圆心的同心圆，磁感线与金属环M平行，因而穿过它的磁通量为零，当L中的I发生变化时，穿过M的磁通量仍为零，故M中无电流产生，A选项错误．B、C选项中M的磁通量仍为零，都不产生感应电流．故D选项正确．
答案 D
6．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线圈共面，第一次将线圈由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设前面两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（ ）
A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定
解析 第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入，ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差．第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧面穿入，ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和，故ΔΦ1<ΔΦ2，选项C正确．
答案 C
7．两圆环A、B同心放置且半径RA>RB，将一条形磁铁置于两环圆心处，且与圆环平面垂直，如图所示，则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为（ ）
A．ΦA>ΦBB．ΦA＝ΦB
C．ΦA<ΦBD．无法确定
解析 磁通量为穿过某一面积磁感线的条数．如果穿过某一面积的磁场方向不同，则规定某方向为正，与之相反为负，求代数和就是通过该面的磁通量．此题可设向上通过线圈A、B的磁通量为正，则向下穿过A、B面则为负，条形磁铁的磁感线在磁铁内部由S极到N极，在外部由N极到S极，通过A、B两线圈的向上的磁感线总条数相同，而由外部从上向下穿过A、B的磁感线的条数，面积越大的越多，故A线圈向下穿过的磁通量大于B线圈向下的磁通量，所以穿过线圈A的磁通量小于B线圈的磁通量，故C选项正确．
答案 C
8．某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，当它接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是（ ）
A．开关位置接错
B．电流表的正、负接线柱接反
C．线圈B的接头3、4接反
D．蓄电池的正、负极接反
解析 图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断．而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间，电流的有无导致磁场的变化，进而产生感应电流的情况，因而图中的接法达不到目的．
答案 A
9．接有理想电压表的三角形导线框abc，如图所示，在匀强磁场中向右运动，则框中有无感应电流？
电压表有无读数（示数不为零称有读数），则（ ）
A．无；有B．有；无
C．无；无D．有；有
解析 无论线圈在匀强磁场中向右匀速、加速或减速运动，穿过线框的磁通量均不变，即ΔΦ＝0，故无感应电流，再考虑到电压表的工作原理知电压表指针示数为零．
答案 C
10．如图所示，金属裸导线框abcd放在水平光滑金属导轨上，在磁场中向右运动，匀强磁场垂直水平面向下，则（ ）
A．G1表的指针发生偏转
B．G2表的指针发生偏转
C．G1表的指针不发生偏转
D．G2表的指针不发生偏转
解析 线圈abcd构成的闭合电路没有磁通量的变化，但电流表G1与线圈构成闭合电路中有磁通量的变化，有感应电流通过G1和G2，G1和G2的指针均发生偏转．
答案 AB
11．一个单匝矩形线圈abcd，边长ab＝30cm，bc＝20cm，如图所示放在O－xyz直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与Ox轴和Oy轴的夹角分别为α＝30°和β＝60°，匀强磁场的磁感应强度B＝10－2T．试计算：
当磁场方向分别沿Ox，Oy，Oz方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？
解析 匀强磁场中穿过垂直于磁场方向、面积为S的平面的磁通量为Φ＝BS，题中磁场沿Ox，Oy，Oz方向时，找出矩形线圈在垂直于磁场方向上的投影面积，就可直接用上述公式计算．
矩形线圈的面积．
S＝ab×bc＝0.30×0.20m2＝6×10－2m2，
它垂直于三条坐标轴上的投影面积的大小分别为
Sx＝Scosβ＝6×10－2×
m2＝3×10－2m2，
Sy＝Scosα＝6×10－2×
m2＝3
×10－2m2，Sz＝0.
当磁感应强度B沿Ox方向时，穿过线圈的磁通量
Φx＝BSx＝10－2×3×10－2Wb＝3×10－4Wb.
当磁感应强度B沿Oy方向时，穿过线圈的磁通量
Φy＝BSy＝10－2×3
×10－2Wb＝3
×10－4Wb.
当磁感应强度B沿Oz方向时，穿过线圈的磁通量
Φz＝BSz＝0.
答案 Φx＝3×10－4Wb Φy＝3
×10－4Wb
Φz＝0
12．如图是研究电磁感应现象实验所需的器材，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：
（1）___________________________________________________；
（2）___________________________________________________；
（3）___________________________________________________．
解析 实物连接如图所示
（1）合上（或断开）开关瞬间
（2）将原线圈插入副线圈或从副线圈中抽出
（3）移动滑动变阻器的滑动片
答案 见解析
13．已知某一区域的地下埋有一根与地面平行的直线电缆，电缆中通有变化的电流，在其周围有变化的磁场，因此可以通过地面上测量闭合试探小线圈中的感应电流来探测电缆的确切位置、走向和深度，当线圈平面平行地面测量时，在地面上的a、c两处测得试探线圈的电流为零，b、d两处线圈中电流不为零；当线圈平面与地面成45°夹角时，在b、d两处测得线圈中电流为零，经过测量发现a、b、c、d恰好位于边长为1m的正方形的四个顶点，如图所示，据此可以判断地下电缆在________两点连线正下方，离地面的深度为________m.
解析 通电直导线所产生磁场磁感线的分布特点：
是以直导线上各点为圆心的一系列同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面内，当线圈平行地面且处在通电导线的正上方时，根据对称特点，可知不论导线中电流如何变化，通过试探线圈的磁通量始终为零，则试探线圈中感应电流为零，如图所示，当电缆沿ac方向时，如果把线圈放在b、d两处时，穿过线圈的磁通量均不为零，那么当导线中电流变化时，则穿过线圈的磁通量发生改变，线圈产生感应电流，所以电缆在a、c两点的正下方，试探线圈在b、d两处且与地面成45°夹角时，如下图所示．
通过试探线圈的磁通量始终为零，即线圈中感应电流为零，由几何关系知bd＝
m，H＝
m＝0.71m
答案 a、c 0.71
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