2025版高中物理第四章1划时代的发现2探究感应电流的产生条件训练含解析新人教版选修3-2

PAGEPAGE81划时代的发觉2探究感应电流的产生条件课时过关·实力提升基础巩固1.很多科学家在物理学发展的过程中作出了重要贡献。下列说法正确的是()A.洛伦兹发觉了“磁生电”现象B.法国物理学家库仑利用扭秤试验发觉了电荷之间的相互作用规律——库仑定律,卡文迪许测出了静电力常量k的值C.丹麦物理学家奥斯特发觉了电流的磁效应,并总结出了右手螺旋定则D.法拉第首先发觉电磁感应现象,并总结出产生感应电流的缘由解析:奥斯特发觉了电流的磁效应,安培总结出右手螺旋定则,法拉第发觉了电磁感应现象即“磁生电”现象,选项A、C错误;法国物理学家库仑利用扭秤试验发觉了电荷之间的相互作用规律——库仑定律,同时又测出了静电力常量k的值,选项B错误;法拉第通过不懈的努力第一个发觉了电磁感应现象,并总结出产生感应电流的缘由,选项D正确。答案:D2.在法拉第时代,下列验证“磁生电”设想的试验中,能视察到感应电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后视察电流表的变更B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后视察电流表的变更C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去视察电流表的变更D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,视察电流表的变更解析:闭合回路中没有磁通量变更,不行能产生感应电流,A、B两项错误;往闭合线圈中插入条形磁铁会产生感应电流,但它是瞬时电流,到相邻房间视察时,感应电流已经消逝,C项错误;接电源的线圈在通电或断电时,会使接电流表的线圈中的磁通量发生变更,产生感应电流,D项正确。答案:D3.下列现象中,属于电磁感应现象的是()A.小磁针在通电导线旁边发生偏转B.通电线圈在磁场中转动C.闭合线圈在磁场中运动产生了电流D.磁铁吸引小磁针解析:电磁感应是指“磁生电”的现象,而小磁针和通电线圈在磁场中转动,反映了磁场力的性质,所以A、B、D项不是电磁感应现象,C项是电磁感应现象。答案:C4.(多选)右图是法拉第最初探讨电磁感应现象的装置,AB是绕在软铁芯上的线圈,电流表与线圈组成一闭合回路。下列说法正确的是()A.当右边磁铁S极离开B端时,线圈中产生感应电流B.当右边磁铁S极离开B端,并在B端旁边运动时,线圈中产生感应电流C.当磁铁保持图中状态不变时,线圈中有感应电流D.当磁铁保持图中状态不变时,线圈中无感应电流解析:当右边磁铁S极离开B端或在B端旁边运动时,线圈所处位置磁场变更,穿过线圈的磁通量变更,产生感应电流,选项A、B正确;当磁铁保持题图中状态不变时,穿过线圈的磁通量不变,线圈中无感应电流,选项C错误,选项D正确。答案:ABD5.如图所示,竖直放置的长直导线通以图示方向的电流,有一矩形金属线框abcd与导线在同一平面内。下列状况,矩形线框中不会产生感应电流的是()A.导线中电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以ab边为轴转动解析:导线中电流变大,则四周的磁感应强度增加,则线框中磁通量增大,故可以产生感应电流,故选项A不符合题意;线框向右平动时,线框中的磁感应强度减小,故磁通量减小,可以产生感应电流,故选项B不符合题意;线框向下平动时,线框中的磁感应强度不变,磁通量不变,故不会产生感应电流,故选项C符合题意;线框以ab边为轴转动时,线框中的磁通量发生变更,故会产生感应电流,故选项D不符合题意。答案:C6.(多选)如图所示,用导线做成的圆形回路与始终导线构成几种位置组合,下列哪些组合中,当切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应电流产生(图A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内,O点为线圈的圆心,D图中直导线与圆形线圈垂直,并与中心轴重合)()解析:①对题图A而言,因为通电直导线位于圆形线圈所在平面内,且与直径重合,因此穿过圆形线圈的磁通量为零,所以当切断直导线中的电流时,穿过圆形线圈的磁通量在整个变更过程中必为零,所以闭合回路中不会有感应电流产生。②对题图B而言,因为磁通量为大小两个部分磁感线条数之差,当切断直导线中的电流后,磁通量为零,即此过程中磁通量有变更,故闭合回路中会有感应电流产生。③同理分析可得题图C中也有感应电流产生。④对题图D而言,因为圆形线圈与直导线产生的磁场的磁感线平行,故磁通量为零。当切断直导线中的电流时,穿过环形导线的磁通量在整个变更过程中皆为零,所以闭合回路中不会有感应电流产生。所以当切断直导线中的电流时,能产生感应电流的有B、C两种状况。答案:BC7.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动,线圈中有感应电流的是()解析:在选项B、C中,线圈中的磁通量始终为零,不产生感应电流;选项D中磁通量始终最大,保持不变,不发生变更,也没有感应电流;选项A中,在线圈转动过程中,磁通量做周期性变更,产生感应电流,故A正确。答案:A8.如图所示,线圈平面与水平方向成θ角,磁感线竖直向下,设磁感应强度为B,线圈面积为S,则穿过线圈的磁通量Φ=。

解析:线圈平面abcd与磁感应强度B方向不垂直,不能干脆用Φ=BS计算,计算时可以用不同的方法:方法一:把S投影到与B垂直的方向即水平方向,如图中a'b'cd,S⊥=Scosθ故Φ=BS⊥=BScosθ方法二:把B分解为平行于线圈平面的重量B∥和垂直于线圈平面的重量B⊥,明显B∥不穿过线圈,且B⊥=Bcosθ,故Φ=B⊥S=BScosθ。答案:BScosθ9.探讨电磁感应现象试验所需的器材如图所示,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,并列举出在试验中变更副线圈回路磁通量,使副线圈回路产生感应电流的三种方法:(1)

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(2)

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(3)

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答案:试验连接图如图所示。(1)将原线圈插入副线圈保持静止,闭合(或断开)开关,产生感应电流(2)闭合开关,将原线圈插入副线圈或从副线圈中抽出的过程中,产生感应电流(3)将原线圈插入副线圈保持静止并闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,产生感应电流10.如图所示,线圈A中接有如图所示的电源,线圈B有一半的面积处在线圈A中,两线圈平行但不接触。则在开关S闭合的瞬间,线圈B中有无感应电流?解析:将S闭合的瞬间,与线圈A组成的闭合电路有电流通过,线圈A产生的磁场不仅穿过所包围的面积,方向向外;也穿过线圈外的广阔面积,方向向里。所包围的面积内磁通密度大,外围面积上的磁通密度小。对线圈B,与A重合的一半面积向外的磁通量大于另一半面积向里的磁通量,因此线圈B所包围的总磁通量不为零,而是方向向外。也就是说在开关S闭合的瞬间,穿过线圈B的磁通量增加,所以线圈B中有感应电流。答案:有感应电流实力提升1.(多选)自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为找寻它们之间的联系作出了贡献。下列说法正确的是()A.奥斯特发觉了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发觉了欧姆定律,说明白热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发觉了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发觉了电流的热效应,定量给出了电能和热能之间的转换关系解析:欧姆定律是关于导体两端电压与导体中电流关系的定律,并没有说明热现象和电现象之间存在联系,选项B错误。答案:ACD2.如图所示,起先时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流,下列方法中不行行的是()A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动(小于90°)C.以ad边为轴转动(小于60°)D.以bc边为轴转动(小于60°)解析:将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc部分做切割磁感线的运动,或者说穿过线框的磁通量削减,所以线框中将产生感应电流。当线框以ab边为轴转动(小于90°)时,穿过线框的磁通量削减,所以线框中将产生感应电流。当线框以ad边为轴转动(小于60°)时,穿过线框的磁通量削减,所以在这个过程中,线框中会产生感应电流。假如转过的角度超过60°,bc边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电流(60°~300°)。当线框以bc边为轴转动时,假如转动的角度小于60°,则穿过线框的磁通量始终保持不变,线框中不产生感应电流。答案:D3.(多选)如图所示,有一四面体OABC处在Ox方向的匀强磁场中,下列关于穿过各个面的磁通量的说法正确的是()A.穿过面AOB的磁通量为零B.穿过面ABC和面BOC的磁通量相等C.穿过面AOC的磁通量不为零D.穿过四面体OABC的磁通量为零解析:面AOB与磁感应强度B的方向平行,故Φ=0。穿过面ABC与面BOC的磁感线条数相等,故磁通量相等。穿过面AOC的磁通量为零。穿出面ABC的磁感线条数与穿入面BOC的磁感线条数相等,因此穿过四面体OABC的合磁通量为零,故选A、B、D。答案:ABD4.在纸面内放有一条形磁铁和一个位于磁铁正上方的圆形线圈(如图所示),下列状况中能使线圈中产生感应电流的是()A.将磁铁在纸面内向上平移B.将磁铁在纸面内向右平移C.将磁铁绕垂直纸面的轴转动D.将磁铁的N极向纸外转,S极向纸内转解析:将磁铁向上平移、向右平移或绕垂直纸面的轴转动,线圈始终与磁感线平行,磁通量始终为零,没有变更,不产生感应电流,所以A、B、C均不正确;将磁铁的N极向纸外转,S极向纸内转,穿过线圈的磁通量变更,线圈中产生感应电流,所以D项正确。答案:D5.某同学做视察电磁感应现象的试验,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试验电路。当他闭合、断开开关时,电流表的指针都没有偏转,其缘由是()A.开关位置接错 B.电流表的正、负极接反C.线圈B的接头3、4接反 D.蓄电池的正、负极接反解析:线圈A始终与电源相连,其产生的磁场是恒定的,所以闭合、断开开关时,穿过线圈B的磁通量没有发生变更,不产生感应电流,故电流表指针没有偏转。产生题中所述现象的缘由是开关位置接错。答案:A6.★(多选)我国已经制定了“嫦娥”登月安排。假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈,则下列推断不正确的是()A.干脆将电流表放于月球表面,看是否有示数来推断磁场的有无B.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表无示数,则可推断月球表面无磁场C.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表有示数,则可推断月球表面有磁场D.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈在某一平面内沿各个方向运动,如电流表无示数,则可推断月球表面无磁场解析:干脆将电流表放于月球表面,没有闭合回路,就不会产生感应电流,根本不行能判定磁场的有无,选项A错误;将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,电流表无示数,但若使线圈沿另一方向运动,电流表可能有示数,选项B错误;假如线圈沿某一方向运动,电流表有示数,则说明月球表面肯定有磁场,选项C正确;将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈在某一平面内沿各个方向运动,但有可能在这个平面内磁感线与闭合回路平行,没有磁感线穿过回路,所以不能断定月球表面有无磁场,选项D错误。答案:ABD7.(多选)如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变更状况完全相同,电流方向如图所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中感应电流的状况是()A.线圈a中无感应电流 B.线圈b中有感应电流C.线圈c中有感应电流 D.线圈d中无感应电流解析:依据安培定则可推断出电流产生的磁场方向,线圈a中的磁场方向均垂直于纸面对里,线圈c中的磁场方向均垂直于纸面对外,线圈b、d中的合磁通量始终为零,故增大两直导线中的电流时,线圈a、c中的磁通量发生变更,有感应电流产生,而线圈b、d中无感应电流产生。选项C、D正确,A、B错误。答案:CD8.★如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与水平方向的夹角为30°,图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中,并围着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置)。求在此过程中磁通量变更量的大小。解析:取线圈在水平位置穿过线圈的磁通量为正,则Φ1