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2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊(cè)：4.1　劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)2　探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件含答案 知識(shí)點(diǎn)一　電磁感應(yīng)的探究歷程 1．(多選)在電磁學(xué)發(fā)展過程中，許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)．下列說法正確的是(　　) A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B．麥克斯韋預(yù)言了電磁波；楞次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 C．庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律；密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了元電荷的數(shù)值 D．安培發(fā)現(xiàn)了磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律；洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對(duì)電流的作用規(guī)律 知識(shí)點(diǎn)二　產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 2．在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)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(gè)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 3．金屬矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中做如圖L421所示的運(yùn)動(dòng)，線圈中有感應(yīng)電流的是(　　) 圖L421 4．(多選)如圖L422所示，線圈abcd在磁場區(qū)域ABCD中，下列哪種情況下線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生(　　) 圖L422 A．把線圈變成圓形(周長不變) B．使線圈在磁場中加速平移 C．使磁場增強(qiáng)或減弱 D．使線圈以過ab的直線為軸旋轉(zhuǎn) 知識(shí)點(diǎn)三　磁通量 5．如圖L423所示，矩形線框abcd放置在水平面內(nèi)，磁場方向與水平方向成α角，已知sin α＝，回路面積為S，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則通過線框的磁通量為(　　) 圖L423 A．BS　　　　　　　　　　B.BS C.BS D.BS 6．如圖L424所示，線圈平面與水平方向成θ角，磁感線豎直向下，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈面積為S，則穿過線圈的磁通量為多少？ 圖L424 7.如圖L425所示，有一個(gè)100匝的線圈，其橫截面是邊長為L＝0.20 m的正方形，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.50 T的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場垂直．若將這個(gè)線圈橫截面的形狀由正方形改變成圓形(橫截面的周長不變)，在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少？ 圖L425 8．(多選)如圖L426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(dǎo)線，以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個(gè)平面直角坐標(biāo)系．四個(gè)相同的圓形閉合線圈在四個(gè)象限內(nèi)完全對(duì)稱放置，兩直導(dǎo)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(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時(shí)，四個(gè)線圈a、b、c、d中感應(yīng)電流的情況是(　　) 圖L426 A．線圈a中無感應(yīng)電流 B．線圈b中有感應(yīng)電流 C．線圈c中有感應(yīng)電流 D．線圈d中無感應(yīng)電流 9．(多選)如圖L427所示，線圈Ⅰ與電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器相連，線圈Ⅱ與電流計(jì)G相連，線圈Ⅰ與線圈Ⅱ繞在同一個(gè)鐵芯上，在下列情況下，電流計(jì)G中有示數(shù)的是(　　) 圖L427 A．開關(guān)閉合瞬間 B．開關(guān)閉合一段時(shí)間后 C．開關(guān)閉合一段時(shí)間后，來回移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 D．開關(guān)斷開瞬間 10．邊長L＝10 cm的正方形線框固定在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線框平面間的夾角θ＝30，如圖L428所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B＝(2＋3t) T，則第3 s內(nèi)穿過線框的磁通量的變化量ΔΦ為多少？ 圖L428 11．如圖L429所示，有一垂直于紙面向里的勻強(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)在紙面內(nèi)先后放上與磁場垂直的圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1 cm，10匝；B線圈半徑為2 cm，1匝；C線圈半徑為0.5 cm，1匝． (1)在B減為0.4 T的過程中，A線圈和B線圈磁通量各改變多少？ (2)在磁場轉(zhuǎn)過30角的過程中，C線圈中磁通量改變多少？ 圖L429 1　劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn) 2　探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 1．AC　[解析] 由物理學(xué)史可知，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，A正確；麥克斯韋預(yù)言了電磁波，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，B錯(cuò)誤；庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律，密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了元電荷的數(shù)值，C正確；洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律，安培發(fā)現(xiàn)了磁場對(duì)電流的作用規(guī)律，D錯(cuò)誤． 2．D　[解析] 本題考查了感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．本題中的A、B選項(xiàng)都不會(huì)使電路中的磁通量發(fā)生變化，不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，故不正確．C選項(xiàng)雖然在插入條形磁鐵瞬間電路中的磁通量發(fā)生變化，但是當(dāng)人到相鄰房間時(shí)，電路已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電路中的磁通量不再發(fā)生變化，故觀察不到感應(yīng)電流．在給線圈通電、斷電瞬間，會(huì)引起閉合電路磁通量的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此D選項(xiàng)正確． 3．A　[解析] 在選項(xiàng)B、C中，線圈中的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；選項(xiàng)D中磁通量保持不變，也沒有感應(yīng)電流；選項(xiàng)A中，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁通量周期性變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確． 4．ACD　[解析] 選項(xiàng)A中，線圈的面積變化，磁通量變化，故A正確；選項(xiàng)B中，無論線圈在磁場中勻速還是加速平移，磁通量都不變，故B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C、D中，線圈中的磁通量發(fā)生變化，故C、D正確． 5．B　[解析] 在磁通量Φ＝BS公式中，B與S必須垂直，若B與S不垂直，則S要轉(zhuǎn)化為垂直于B的有效面積，也可以將B轉(zhuǎn)化為垂直于S的垂直分量，故Φ＝BSsin α＝BS. 6．BScos θ [解析] 線圈平面abcd與磁場不垂直，不能直接用公式Φ＝BS計(jì)算，可以用不同的分解方法進(jìn)行求解．可以將平面abcd向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向投影，使用投影面積；也可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度沿垂直于平面和平行于平面正交分解，使用磁感應(yīng)強(qiáng)度的垂直分量． 解法一：把面積S投影到與磁場B垂直的方向，即水平方向的a′b′cd，則S⊥＝Scos θ，故Φ＝BS⊥＝BScos θ. 解法二：把磁場B分解為平行于線圈平面的分量B∥和垂直于線圈平面的分量B⊥，顯然B∥不穿過線圈，且B⊥＝Bcos θ，故Φ＝B⊥S＝BScos θ. 7．5.510－3 Wb [解析] 線圈橫截面為正方形時(shí)的面積S1＝L2＝(0.20)2 m2＝4.010－2 m2， 穿過線圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.504.010－2 Wb＝2.010－2 Wb， 橫截面形狀為圓形時(shí)，其半徑r＝＝， 橫截面積大小S2＝π＝ m2， 穿過線圈的磁通量Φ2＝BS2＝0.50 Wb≈2.5510－2 Wb， 所以，磁通量的變化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)10－2 Wb＝5.510－3 Wb. 8．CD　[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(dǎo)線中的電流時(shí)，線圈a、c中的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，而線圈b、d中無感應(yīng)電流產(chǎn)生．選項(xiàng)C、D正確，A、B錯(cuò)誤． 9．ACD　[解析] 開關(guān)閉合前，線圈Ⅰ、Ⅱ中均無磁場，開關(guān)閉合瞬間，線圈Ⅰ中電流從無到有，產(chǎn)生磁場，穿過線圈Ⅱ的磁通量從無到有，線圈Ⅱ中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計(jì)G有示數(shù)．故A正確．開關(guān)閉合一段時(shí)間后，線圈Ⅰ中電流穩(wěn)定不變，電流的磁場不變，此時(shí)線圈Ⅱ雖有磁通量但磁通量穩(wěn)定不變，線圈Ⅱ中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計(jì)G中無示數(shù)，故B錯(cuò)誤．開關(guān)閉合一段時(shí)間后，來回移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電阻變化，線圈Ⅰ中的電流變化，電流產(chǎn)生的磁場也發(fā)生變化，穿過線圈Ⅱ的磁通量也發(fā)生變化，線圈Ⅱ中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計(jì)G中有示數(shù)，故C正確．開關(guān)斷開瞬間，線圈Ⅰ中電流從有到無，電流的磁場也從有到無，穿過線圈Ⅱ的磁通量也從有到無，線圈Ⅱ中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計(jì)G中有示數(shù)，故D正確． 10．1.510－2 Wb [解析] 第3 s內(nèi)就是從2 s末到3 s末，所以，第2 s末的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B1＝(2＋32) T＝8 T， 第3 s末的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2＝(2＋33) T＝11 T， 則有ΔΦ＝ΔBSsin θ＝(11－8)0.12sin 30 Wb＝1.510－2 Wb. 11．(1)1.25610－4 Wb　1.25610－4 Wb　(2)8.410－6 Wb [解析] (1)對(duì)A線圈，Φ1＝B1πr2，Φ2＝B2πr2， 磁通量的改變量|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)3.1410－4 Wb＝1.25610－4 Wb. 對(duì)B線圈，Φ3＝B1πr2，Φ4＝B2πr2， 磁通量的改變量|Φ4－Φ3|＝(0.8－0.4)3.1410－4 Wb＝1.25610－4 Wb. (2)對(duì)C線圈：Φ5＝Bπr，磁場轉(zhuǎn)過30，線圈仍全部處于磁場中，線圈面積在垂直磁場方向的投影為πrcos 30，則Φ6＝Bπrcos 30.磁通量的改變量 |Φ6－Φ5|＝Bπr(1－cos 30)＝0.83.14(510－3)2(1－0.866) Wb≈8.410－6 Wb.