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2019-2020年高中物理 1.1磁生電的探索知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-2 1．許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展中做出了重要貢獻(xiàn)，下列表述中正確的是(　　) A．安培發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) B．菲涅耳發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 C．卡文迪許測出萬有引力常量 D．牛頓總結(jié)了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律 解析：選C.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，故A錯(cuò)．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故B錯(cuò)．萬有引力常量是由卡文迪許最先測出的，故C對．真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律即庫侖定律，是由物理學(xué)家?guī)靵隹偨Y(jié)出來的．故D錯(cuò)． 2．關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的是(　　) A．只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生 B．穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時(shí)，螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生 C．線框不閉合時(shí)，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應(yīng)電流 D．只要閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電路中就一定有感應(yīng)電流 解析：選C.對閉合電路而言，必須有磁通量的變化時(shí)，閉合電路中才有感應(yīng)電流，光有磁通量，不變化，是不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的，故A錯(cuò)；螺線管必須是閉合的，否則也沒有感應(yīng)電流，故B錯(cuò)；線框不閉合，穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中有感應(yīng)電動(dòng)勢而沒有感應(yīng)電流，故C對；閉合電路中部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，但是若穿過電路的磁通量不變，也沒有感應(yīng)電流，故D錯(cuò)． 3．關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)一定產(chǎn)生感應(yīng)電流 B．導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．閉合電路在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電路中一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析：選D.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：(1)電路閉合；(2)磁通量發(fā)生變化．二者缺一不可，故選項(xiàng)D正確． 4. 如圖1－1－11所示，在豎直向下足夠大的勻強(qiáng)磁場中，有一閉合導(dǎo)體環(huán)，環(huán)面與磁場垂直．當(dāng)導(dǎo)體環(huán)在磁場中完成下述運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖1－1－11 A．導(dǎo)體環(huán)保持水平在磁場中向上或向下運(yùn)動(dòng) B．導(dǎo)體環(huán)保持水平向左或向右加速平動(dòng) C．導(dǎo)體環(huán)以垂直環(huán)面、通過環(huán)心的軸轉(zhuǎn)動(dòng) D．導(dǎo)體環(huán)以一條直徑為軸，在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選D.只要導(dǎo)體環(huán)保持水平，無論它如何運(yùn)動(dòng)，穿過環(huán)的磁通量都不變，都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，只有導(dǎo)體環(huán)繞通過直徑的軸在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過環(huán)的磁通量改變，才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，D正確． 5．如圖1－1－12所示，有一根通電長直導(dǎo)線MN，通入向右的電流I，另有一閉合線圈P位于導(dǎo)線的正下方，現(xiàn)使線圈P做豎直向上運(yùn)動(dòng)，問在線圈P到達(dá)MN上方的過程中，穿過P的磁通量是如何變化的？有無感應(yīng)電流產(chǎn)生？ 圖1－1－12 解析：根據(jù)直線電流磁場的特點(diǎn)，靠近電流處磁場強(qiáng)，遠(yuǎn)離電流處磁場弱，把線圈P從MN下方運(yùn)動(dòng)到上方過程中的幾個(gè)特殊位置如圖所示：第一階段：從開始到線圈剛與直導(dǎo)線相切，磁通量增加；第二階段：從線圈與直導(dǎo)線相切到線圈直徑與直導(dǎo)線重合，磁通量減少；第三階段：從線圈直徑與導(dǎo)線重合到線圈下面與直導(dǎo)線相切，磁通量增加；第四階段：遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，磁通量減少．由于每一個(gè)階段都有磁通量的變化，所以每一個(gè)階段均有感應(yīng)電流產(chǎn)生． 答案：增加—減少—增加—減少 　有感應(yīng)電流產(chǎn)生 一、單項(xiàng)選擇題 1．(xx年西安高二檢測)在以下科學(xué)家中發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(　　) A．伽利略　B．奧斯特 C．赫茲 D．法拉第 解析：選 D.伽利略提出了斜面的理想實(shí)驗(yàn)，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故A、B、C錯(cuò)，D正確． 2．在如圖1－1－13所示的各圖中，閉合線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖1－1－13 答案：A 3．法拉第通過精心設(shè)計(jì)的一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，將歷史上認(rèn)為各自獨(dú)立的學(xué)科“電學(xué)”與“磁學(xué)”聯(lián)系起來．在下面幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想中，所做的推論后來被實(shí)驗(yàn)否定的是 (　　) A．既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁，靜電荷可使近旁的導(dǎo)體表面感應(yīng)出電荷，那么靜止導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流 B．既然磁鐵可在近旁運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢，那么穩(wěn)恒電流也可在近旁運(yùn)動(dòng)的線圈中感應(yīng)出電流 C．既然運(yùn)動(dòng)的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流，那么靜止的磁鐵也可在近旁運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢 D．既然運(yùn)動(dòng)的磁鐵可在近旁的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢，那么運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁的線圈中感應(yīng)出電流 解析：選A.靜止的線圈放于通有穩(wěn)恒電流的靜止導(dǎo)線附近．線圈中的磁通量不變，故不會(huì)感應(yīng)出電流，A錯(cuò)誤；通有穩(wěn)恒電流的導(dǎo)線只要與閉合線圈有相對運(yùn)動(dòng)，使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就會(huì)感應(yīng)出電流，B、D正確；運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在磁鐵附近做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢，C正確． 4. 如圖1－1－14所示，閉合環(huán)形金屬輕彈簧，套在條形磁鐵中心位置．若將彈簧沿半徑向外拉，使其面積增大，則穿過彈簧所包圍面積的磁通量及彈簧中產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況是(　　) 圖1－1－14 A．增大，有感應(yīng)電流 B．減小，有感應(yīng)電流 C．不變，無感應(yīng)電流 D．無法確定變化情況及是否產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析：選B.本題屬于合磁通量問題，注意彈簧圈所在處存在兩個(gè)方向的磁場，即磁鐵內(nèi)部的磁場和外部的磁場，它們各自產(chǎn)生正負(fù)不同的磁通量，總的磁通量等于兩者絕對值之差，當(dāng)拉大彈簧面積時(shí)，內(nèi)部磁場的磁通量不變，而外部磁場的磁通量卻增大(穿過彈簧圈的外部磁感線增多)，故Φ＝|Φ內(nèi)|－|Φ外|應(yīng)減?。┻^彈簧的磁通量變化，所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B項(xiàng)正確． 5．某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，將電流計(jì)、螺線管A和B、蓄電池、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖1－1－15所示的實(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)閉合、斷開開關(guān)時(shí)，電流計(jì)的指針都沒有偏轉(zhuǎn)，其原因是(　　) 圖1－1－15 A．開關(guān)位置接錯(cuò) B．電流計(jì)的正、負(fù)極接反 C．螺線管B的接頭3、4接反 D．蓄電池的正、負(fù)極接反 解析：選A.題圖所示的開關(guān)不能控制含有電源的電路中電流的通斷．而本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容之一就是研究在開關(guān)通斷瞬間電流的有無導(dǎo)致磁場變化，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況，圖中開關(guān)的接法達(dá)不到目的． 6．如圖1－1－16所示是用導(dǎo)線做成的圓形回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成的幾種位置組合，下列組合中，切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，閉合電路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是(圖①②③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④中直導(dǎo)線與圓形線圈平面垂直，并與中心軸重合)(　　) 圖1－1－16 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 解析：選B.通電直導(dǎo)線周圍空間的磁場是非勻強(qiáng)磁場，磁感線是在垂直于導(dǎo)線的平面內(nèi)以導(dǎo)線為中心的同心圓，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越弱，所以①和④中磁通量一直為零，無感應(yīng)電流．②中既有向里的磁通量，也有向外的磁通量，但直導(dǎo)線中有電流時(shí)，總磁通量不為零，所以切斷直導(dǎo)線中電流時(shí)，磁通量變?yōu)榱?，有感?yīng)電流產(chǎn)生．③中線圈有向外的磁通量，切斷直導(dǎo)線中電流時(shí)，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B正確． 7．(xx年濟(jì)南高二檢測)如圖1－1－17所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則下列四種情況下，cd中無電流的是(　　) 圖1－1－17 A．開關(guān)S閉合或斷開的瞬間 B．開關(guān)S是閉合的，但滑片向左移動(dòng) C．開關(guān)S是閉合的，但滑片向右移動(dòng) D．開關(guān)S始終閉合，滑片不動(dòng) 解析：選D.如果導(dǎo)線cd中無電流產(chǎn)生，則說明穿過上面的閉合回路的磁通量沒有發(fā)生變化，也就說明通過導(dǎo)線ab段的電流沒有發(fā)生變化．顯然，在開關(guān)S閉合或斷開的瞬間，開關(guān)S閉合、滑片向左移動(dòng)的過程，開關(guān)S閉合、滑片向右移動(dòng)的過程，通過導(dǎo)線ab段的電流都發(fā)生變化，都能使cd導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流． 8. (xx年福安高二檢測)在紙面內(nèi)放有一條形磁鐵和一個(gè)位于磁鐵正上方的圓形線圈(如圖1－1－18所示)，下列情況中能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖1－1－18 A．將磁鐵在紙面內(nèi)向上平移 B．將磁鐵在紙面內(nèi)向右平移 C．將磁鐵繞垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng) D．將磁鐵的N極向紙外轉(zhuǎn)，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn) 解析：選D.將磁鐵向上平移、向右平移或繞垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈始終與磁感線平行，磁通量始終為零，沒有變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以A、B、C均不正確．將磁鐵的N極向紙外轉(zhuǎn)，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)，磁通量增加，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以D項(xiàng)正確． 9．如圖1－1－19所示，在勻強(qiáng)磁場中，MN、PQ是兩根平行的金屬導(dǎo)軌，而ab、cd為串有電壓表和電流表的兩根金屬棒，同時(shí)以相同速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是(　　) 圖1－1－19 A．電壓表有讀數(shù)，電流表有讀數(shù) B．電壓表無讀數(shù)，電流表有讀數(shù) C．電壓表無讀數(shù)，電流表無讀數(shù) D．電壓表有讀數(shù)，電流表無讀數(shù) 解析：選C.此題考查對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和對電壓表、電流表示數(shù)的理解．兩棒以相同速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，因穿過面abcd的磁通量不變，回路中沒有感應(yīng)電流，電流表和電壓均不會(huì)有讀數(shù)． 10. 如圖1－1－20所示，豎直放置的長直導(dǎo)線通以恒定電流I，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，在下列過程中線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖1－1－20 A．導(dǎo)線中電流強(qiáng)度變大[ B．線框向右平動(dòng) C．線框向下平動(dòng) D．線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選C.是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵是分析穿過閉合線框的磁通量是否變化，而分析磁通量是否有變化，關(guān)鍵就是分清磁感線的分布，即分清磁感線的疏密變化和磁感線方向的變化．對A選項(xiàng)，因I增大而引起導(dǎo)線周圍的磁場增強(qiáng)，使線框的磁通量增大，故A產(chǎn)生感應(yīng)電流； 對B選項(xiàng)，因離開直導(dǎo)線方向越遠(yuǎn)，磁感線分布越疏(如圖)，因此線框向右平動(dòng)時(shí)，穿過線框的磁通量變小，故B產(chǎn)生感應(yīng)電流； 對C選項(xiàng)，由圖可知線框向下平動(dòng)時(shí)穿過線框的磁通量不變，故C不產(chǎn)生感應(yīng)電流； 對D選項(xiàng)，可用一些特殊位置來分析，當(dāng)線框在題圖所示位置，穿過線框的磁通量最大，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過90，穿過線框的磁通量為零，因此可以判定線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁通量一定變化，故D產(chǎn)生感應(yīng)電流． 二、非選擇題 11．(xx年銀川高二檢測)如圖1－1－21所示用原副線圈研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，若要求原線圈(Ⅰ)通電時(shí)，則使副線圈(Ⅱ)中產(chǎn)生感應(yīng)電流可采用的方法是 圖1－1－21 (1)________________________________________________________________________． (2)________________________________________________________________________ 解析：根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：一是電路閉合，二是磁通量發(fā)生變化，現(xiàn)已具備了第一個(gè)條件，所以開關(guān)突然閉合或斷開及開關(guān)閉合后滑動(dòng)滑片，原線圈中電流及磁場都會(huì)發(fā)生變化． 答案：(1)S閉合或斷開時(shí)　(2)S閉合后P向右或向左滑動(dòng)中 12．如圖1－1－22所示，有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，B＝0.8 T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈A、B、C，圓心均在O處，A線圈的半徑為1 cm,10 匝；B線圈的半徑為2 cm,1 匝；C線圈的半徑為0.5 cm,1 匝．問： 圖1－1－22 (1)在B減為0.4 T的過程中，A和B中磁通量改變多少？ (2)在磁場轉(zhuǎn)過30角的過程中，C中磁通量改變多少？ 解析：(1)因?yàn)榇鸥芯€穿過A、B線圈的有效面積相同，所以B與A線圈磁通量始終一樣，故它們的改變量也一樣． ΔΦ＝(B2－B1)πr2＝－1.25610－4 Wb， 所以A和B中磁通量都減少1.25610－4 Wb. (2)對C線圈，Φ1＝Bπr′2；當(dāng)磁場轉(zhuǎn)過30時(shí)，Φ2＝Bπr′2cos 30.故Φ2－Φ1＝Bπr′2(cos 30－1)≈－8.410－6Wb. 所以C中磁通量減少8.410－6 Wb. 答案：(1)均減少1.25610－4 Wb (2)減少8.410－6 Wb