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2019-2020年高中物理第四章電磁感應(yīng)1劃時代的發(fā)現(xiàn)2探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件課時訓練新人教版 題組一　電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 1.在法拉第時代,下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中,能觀察到感應(yīng)電流的是(　　) A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化 B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化 C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化 解析:閉合回路中沒有磁通量變化,不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流,A、B兩項錯誤;往閉合線圈中插入條形磁鐵會產(chǎn)生感應(yīng)電流,但只是瞬時電流,等到相鄰房間觀察時,感應(yīng)電流已經(jīng)消失,C項錯誤;接電源的線圈在通電或斷電時,會使接電流表的線圈中的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,D項正確。 答案:D 2.(多選題)自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的,很多物理學家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻。下列說法正確的是(　　) A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系 B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系 C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系 D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng),定量給出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 解析:本題考查了人類研究電、熱和磁現(xiàn)象的歷史過程,其中A、C、D選項是正確的,而歐姆定律研究的是電流與電壓和電阻之間的關(guān)系,不涉及熱與電之間的聯(lián)系,B錯誤。 答案:ACD 3.下列現(xiàn)象中,屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(　　) A.磁場對電流產(chǎn)生力的作用 B.變化的磁場使閉合回路產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.插入通電螺線管中的軟鐵棒被磁化 D.電流周圍產(chǎn)生磁場 解析:電磁感應(yīng)現(xiàn)象即由磁場產(chǎn)生電場的現(xiàn)象,所以選項B正確;選項A為電流在磁場中的受力問題;選項C為磁化現(xiàn)象;選項D為“電生磁”現(xiàn)象。 答案:B 題組二　磁通量及其變化 4.關(guān)于磁通量,下列說法中正確的是(　　) A.磁通量不僅有大小,而且有方向,所以是矢量 B.磁通量越大,磁感應(yīng)強度越大 C.通過某一面積的磁通量為零,該處磁感應(yīng)強度不一定為零 D.磁通量就是磁感應(yīng)強度 解析:磁通量是標量,故選項A不對;由Φ=BS⊥可知Φ由B和S⊥兩個因素決定,Φ較大,有可能是由于S⊥較大造成的,所以“磁通量越大,磁感應(yīng)強度越大”的說法是錯誤的,故選項B不對;由 Φ=BS⊥可知,當線圈平面與磁場方向平行時,S⊥=0,Φ=0,但磁感應(yīng)強度B不為零,故選項C對;磁通量和磁感應(yīng)強度是兩個不同的物理量,故選項D不對。 答案:C 5.如圖,是用導線做成的圓形回路與一直導線構(gòu)成的幾種位置組合,下列組合中,切斷直導線中的電流時,穿過閉合回路中磁通量變化的是(圖①②③中直導線都與圓形線圈在同一平面內(nèi),O點為線圈的圓心,圖④中直導線與圓形線圈平面垂直,并與其中心軸重合)(　　) 　　 　　　　　 　　　　　 　 A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 解析:通電直導線周圍空間的磁場是非勻強磁場,磁感線是在垂直于導線的平面內(nèi)以導線為中心的同心圓,離導線越遠,磁感應(yīng)強度越弱,所以①中磁通量、④中磁通量一直為零,②中既有向里的磁通量,也有向外的磁通量,但直導線中有電流時,合磁通量不為零,切斷直導線中電流時,磁通量變?yōu)榱?。③中線圈有向外的磁通量,切斷直導線中電流時,磁通量變?yōu)榱?故B正確。 答案:B 6. 在如圖所示的回路中,若回路面積從S0=8 m2變到St=18 m2,磁感應(yīng)強度B同時從 B0=0.1 T方向垂直紙面向里變到 Bt=0.8 T 方向垂直紙面向外,則回路中的磁通量的變化量為(　　) A.7 Wb B.13.6 Wb C.15.2 Wb D.20.6 Wb 解析:因為B、S都變化,所以可用后來的磁通量減去原來的磁通量,取后來的磁通量為正。 ΔΦ=Φt-Φ0=BtSt-(-B0S0)=0.818 Wb-(-0.18) Wb=15.2 Wb,故選項C對。 答案:C 題組三　探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 7. 某學生做“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”的實驗,將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導線連接成如圖所示的實驗電路,當他閉合、斷開開關(guān)時,電流表的指針都沒有偏轉(zhuǎn),其原因是(　　) A.開關(guān)位置接錯 B.電流表的正、負極接反 C.線圈B的接頭3、4接反 D.蓄電池的正、負極接反 解析:應(yīng)在蓄電池電路中加開關(guān),通、斷開關(guān)時才會有變化的電流。題圖中把開關(guān)接入線圈B的電路中,對電流的變化不起作用。選項A正確。 答案:A 8.(多選題) 如右圖所示,豎直通電直導線與閉合導線環(huán)的平面垂直,且過圓環(huán)中心,則下列說法正確的是(　　) A.電流增強或減弱時,環(huán)中無感應(yīng)電流 B.環(huán)豎直向上或向下運動時,環(huán)中有感應(yīng)電流 C.環(huán)以導線為軸,在垂直于電流的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動時,環(huán)中有感應(yīng)電流 D.環(huán)以自身的任意一條直徑為軸轉(zhuǎn)動時,環(huán)中無感應(yīng)電流 解析:無論導線中電流是否變化,環(huán)豎直上下運動還是以導線為軸轉(zhuǎn)動,或以自身的任意一條直徑為軸轉(zhuǎn)動,穿過閉合導線環(huán)的磁通量都保持為零,沒有變化,都不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。 答案:AD 9.要研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗,為了能明顯地觀察到實驗現(xiàn)象,請在如圖所示的實驗器材中選擇必要的器材,在圖中用實線接成相應(yīng)的實物電路圖。 答案:實物電路圖如圖所示。 10. 如圖所示,一閉合金屬環(huán)從上而下通過通電螺線管,b為螺線管的中點,金屬環(huán)通過a、b、c三處時,能產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎? 解析:根據(jù)通電螺線管產(chǎn)生的磁場的特點,金屬環(huán)通過a處時,穿過金屬環(huán)的磁通量變大,能產(chǎn)生感應(yīng)電流,金屬環(huán)通過b處時,b處為勻強磁場,穿過金屬環(huán)的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,金屬環(huán)通過c處時,穿過金屬環(huán)的磁通量變小,產(chǎn)生感應(yīng)電流。 答案:金屬環(huán)通過a、c處時產(chǎn)生感應(yīng)電流;通過b處時不產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (建議用時:30分鐘) 1.(多選題)了解物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程,學會像科學家那樣觀察和思考,往往比掌握知識本身更重要。以下符合事實的是(　　) A.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流熱效應(yīng)的規(guī)律 B.庫侖總結(jié)出了點電荷間相互作用的規(guī)律 C.楞次發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),拉開了研究電與磁相互關(guān)系的序幕 D.牛頓將斜面實驗的結(jié)論合理外推,間接證明了自由落體運動是勻變速直線運動 解析:奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),拉開了研究電與磁相互關(guān)系的序幕,選項C錯誤;伽利略將斜面實驗的結(jié)論合理外推,間接證明了自由落體運動是勻變速直線運動,選項D錯誤。 答案:AB 2.(多選題)如圖所示的實驗中,在一個足夠大的磁鐵的磁場中,如果AB沿水平方向運動速度的大小為v1,兩磁極沿水平方向運動速度的大小為v2,則(　　) A.當v1=v2,且方向相同時,可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.當v1=v2,且方向相反時,可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.當v1≠v2時,方向相同或相反都可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 D.當v2=0時,v1的方向改為與磁感線的夾角為θ,且θ<90,可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析:當v1=v2,且方向相同時,二者無相對運動,AB不切割磁感線,回路中無感應(yīng)電流,選項A錯;當 v1=v2,且方向相反時,則AB切割磁感線,穿過回路的磁通量變大或變小,都有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項B對;當v1≠v2時,無論方向相同或相反,二者都有相對運動,穿過回路的磁通量都會發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項C對;當v2=0,v1的方向與磁感線的夾角θ<90時,v1有垂直磁感線的方向的分量,即AB仍在切割磁感線,穿過回路的磁通量發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項D對。 答案:BCD 3. 如圖所示,條形磁鐵正上方放置一矩形線框,線框平面水平且與條形磁鐵平行。則線框由N極端勻速平移到S極端的過程中,線框中的感應(yīng)電流的情況是(　　) A.線框中始終無感應(yīng)電流 B.線框中始終有感應(yīng)電流 C.線框中開始有感應(yīng)電流,當線框運動到磁鐵中部時無感應(yīng)電流,過中部后又有感應(yīng)電流 D.線框中開始無感應(yīng)電流,當線框運動到磁鐵中部時有感應(yīng)電流,過中部后又無感應(yīng)電流 解析:根據(jù)條形磁鐵的磁場分布情況可知,線框在磁鐵左端時,磁感線從線框下表面穿入;當運動到磁鐵中央時,穿過線框的磁通量為零;當線框在磁鐵右端時,磁感線從線框的上表面穿入,所以線框從磁鐵上方勻速運動的過程中,穿過線框的磁通量始終發(fā)生變化,線框中始終有感應(yīng)電流,選項B正確。 答案:B 4.(多選題)月球車登月后要探測一下月球表面是否有磁場,應(yīng)該怎樣進行實驗(　　) A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場有無 B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表無示數(shù),則判斷月球表面無磁場 C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表有示數(shù),則判斷月球表面有磁場 D.將電流表與線圈組成閉合電路,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,則電流表至少有一次示數(shù)不為零 解析:只要線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流表有示數(shù),就說明月球上一定有磁場。如果沒有電流,只能說明線圈中的磁通量沒有發(fā)生變化,需要變換轉(zhuǎn)動軸或運動方向再試。如果線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,當空間有磁場時,至少會有一次產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項C、D正確。 答案:CD 5.(多選題)下列說法中正確的是(　　) A.只要導體相對磁場運動,導體中就一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.閉合導體回路在磁場中做切割磁感線運動,導體回路中不一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.只要穿過閉合導體回路的磁通量不為零,導體回路中就一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流 D.只要穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化,導體回路中就一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析:產(chǎn)生感應(yīng)電流要有兩個條件:一是導體回路要閉合;二是穿過導體回路的磁通量要發(fā)生變化,所以選項D對;如果導體沒有構(gòu)成閉合回路或構(gòu)成閉合回路但沿磁感線運動,導體中就沒有感應(yīng)電流,故選項A錯;如果閉合導體回路在與回路平面垂直的磁場中運動,兩邊都切割磁感線,但閉合導體回路的磁通量仍沒有發(fā)生變化,也不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項B對;穿過閉合導體回路的磁通量不為零,但如果磁通量沒有變化,回路中就沒有感應(yīng)電流,故選項C錯。 答案:BD 6.(多選題) 如圖所示,一個金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強磁場中,下列做法中能使圓盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A.圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動 B.圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動 C.圓盤在磁場中向右勻速平移 D.磁場均勻增加 解析:圓盤繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動和在磁場中勻速平移,都不會使其磁通量發(fā)生變化,故不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項A、C錯誤;圓盤繞水平軸轉(zhuǎn)動或磁場均勻增加,都會使穿過圓盤的磁通量發(fā)生變化,故有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項B、D正確。 答案:BD 7. 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(guān)于穿過彈簧線圈磁通量的變化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: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積的磁感線的多少,由于垂直紙面向外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,且比垂直紙面向里的磁感線條數(shù)多,故穿過P的磁通量將減小,回路中會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 答案:C 8.如圖所示,在勻強磁場中的U形導軌上,有兩根等長的平行導線ab和cd,以相同的速度v勻速向右滑動。為使ab中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,對開關(guān)S來說(　　) A.斷開和閉合都可以　　　　B.應(yīng)斷開 C.斷開和閉合都不行 D.應(yīng)閉合 解析:若開關(guān)斷開,導線運動時,閉合回路abdc中磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流;若開關(guān)閉合,導線運動時,閉合回路abNM中磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項D正確。 答案:D 9.如圖所示,在邊長為2l的正方形區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,有一邊長為l的正方形導線框沿垂直磁場方向以速度v勻速通過磁場區(qū)域,從ab邊剛進入磁場時開始計時(t=0): (1)試指出哪些時間段線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生; (2)畫出磁通量隨時間變化的圖象。 解析:(1)線框進入磁場的過程,在0~時間段內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生;線框離開磁場過程,在時間段內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (2)如圖所示,圖中磁通量最大值Φm=BS=Bl2。 答案:見解析 10. 如圖所示,矩形線圈abcd左半邊處在勻強磁場中,右半邊在磁場外,磁感應(yīng)強度為B,線圈一半的面積為S,初始時磁場垂直于線圈平面,求下列情況中線圈中磁通量的變化量: (1)以ab邊為軸線圈轉(zhuǎn)過90; (2)以ab邊為軸線圈轉(zhuǎn)過60; (3)以中線ef為軸線圈轉(zhuǎn)過180。 解析:(1)線圈初始磁通量Φ1=BS,轉(zhuǎn)過90后, Φ2=0,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS,大小為BS。 (2)當線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)過60時,矩形線圈恰好全部進入磁場,Φ2=B2Scos 60=BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=0,說明磁通量未發(fā)生變化。 (3)當線圈繞中線轉(zhuǎn)過180時,因為Φ1=BS,磁感線是垂直于線圈的正前面向里穿過的,當線圈繞中線轉(zhuǎn)過180時,線圈的正后面轉(zhuǎn)到正前面,磁感線是從原正后面向里穿過的,故Φ2=-BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BS,大小為2BS。 答案:見解析