2024-2025學(xué)年高中物理第一章電磁感應(yīng)1.2感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件課時(shí)練習(xí)含解析教科版選修3-2

PAGE8-電磁感應(yīng)的發(fā)覺(jué)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.下列現(xiàn)象中,屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是 ()A.小磁針在通電導(dǎo)線旁邊發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)C.因閉合線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流D.磁鐵吸引小磁針【解析】選C。電磁感應(yīng)是指“磁生電”的現(xiàn)象,而小磁針和通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)反映了磁場(chǎng)力的性質(zhì),所以A、B、D不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,C是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi),有一個(gè)電阻為R、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng),則感應(yīng)電流的產(chǎn)生狀況為 ()A.始終沒(méi)有 B.始終有C.進(jìn)入磁場(chǎng)和出磁場(chǎng)時(shí)有 D.無(wú)法推斷【解析】選C。導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段,穿過(guò)導(dǎo)線框的磁通量增加,導(dǎo)線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。導(dǎo)線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段,穿過(guò)導(dǎo)線框的磁通量保持不變,無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生;導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)階段,穿過(guò)導(dǎo)線框的磁通量減小,導(dǎo)線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。故A、B、D錯(cuò)誤,C正確;故選C。3.(2024·青島高二檢測(cè))如圖所示是等腰直角三棱錐,其中側(cè)斜面abcd為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形,abfe和ade均為豎直面,dcfe為水平面。將此等腰直角三棱錐按圖示方式放置于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.通過(guò)abcd面的磁通量大小為BL2B.通過(guò)dcfe面的磁通量大小為BL2C.通過(guò)ade面的磁通量為零D.通過(guò)abfe面的磁通量大小為BL2【解析】選C。通過(guò)abcd平面的磁通量大小為Φ=BSsin45°=BL2,A錯(cuò)誤;dcfe平面是abcd平面在垂直磁場(chǎng)方向上的投影,所以磁通量大小為BL2,B錯(cuò)誤;ade平面和abfe平面都與磁場(chǎng)平行,沒(méi)有磁感線穿過(guò)這兩個(gè)平面,所以磁通量為零,C正確,D錯(cuò)誤。4.(多選)如圖所示,將帶鐵芯的線圈A通過(guò)滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)連接到電源上,線圈B的兩端連接到靈敏電流計(jì)上,把線圈A放進(jìn)線圈B的里面。下列說(shuō)法正確的是 ()A.開(kāi)關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出都會(huì)引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)B.線圈A插入線圈B中后,開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的瞬間電流計(jì)指針均不會(huì)偏轉(zhuǎn)C.線圈A插入線圈B中后,開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的瞬間電流計(jì)指針向相反的方向偏轉(zhuǎn)D.開(kāi)關(guān)閉合后,只有滑動(dòng)變阻器的滑片P加速滑動(dòng),電流計(jì)指針才會(huì)偏轉(zhuǎn)【解析】選A、C。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是閉合電路的磁通量發(fā)生變更,指針偏轉(zhuǎn)時(shí)說(shuō)明電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,將產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況與螺線管中磁場(chǎng)的變更狀況聯(lián)系在一起即可得到答案。開(kāi)關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出時(shí)穿過(guò)B的磁通量會(huì)發(fā)生變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,都會(huì)引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)A正確;線圈A插入線圈B中后,開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的瞬間,穿過(guò)B的磁通量會(huì)發(fā)生變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流計(jì)指針會(huì)偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線圈A插入線圈B中后,開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的瞬間,穿過(guò)B的磁通量分別會(huì)增加和減小,磁通量的方向相同,會(huì)產(chǎn)生相反方向的感應(yīng)電流,電流計(jì)指針向相反的方向偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)C正確;開(kāi)關(guān)閉合后,滑動(dòng)變阻器的滑片P無(wú)論如何滑動(dòng),電路中電流都會(huì)變更,穿過(guò)B的磁通量會(huì)發(fā)生變更產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流計(jì)指針會(huì)偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選A、C?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,在通電螺線管的外面套著一個(gè)閉合金屬線圈P,當(dāng)開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)時(shí),下列關(guān)于穿過(guò)線圈P磁通量的變更以及線圈中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生的說(shuō)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(wú)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(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生【解析】選C。通電螺線管斷電后,磁感應(yīng)強(qiáng)度變成零,故穿過(guò)這個(gè)面的磁通量將減小,回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故C正確。5.如圖所示,a、b、c三個(gè)閉合線圈放在同一平面內(nèi),當(dāng)線圈a中有電流I通過(guò)時(shí),它們的磁通量分別為Φa、Φb、Φc,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.Φa<Φb<ΦcB.Φa>Φb>ΦcC.Φa<Φc<ΦbD.Φa>Φc>Φb【解析】選B。當(dāng)a中有電流通過(guò)時(shí),穿過(guò)a、b、c三個(gè)閉合線圈向里的磁感線條數(shù)一樣多,向外的磁感線條數(shù)c最多,其次是b,a中無(wú)向外的磁感線。因此,依據(jù)合磁通量的計(jì)算,應(yīng)當(dāng)是Φa>Φb>Φc。6.如圖所示,一根無(wú)限長(zhǎng)通有電流的直導(dǎo)線旁邊放一矩形線框abcd,直導(dǎo)線和線框在同一平面內(nèi),若要使線框中有感應(yīng)電流,線框要 ()A.靜止不動(dòng)B.向下平動(dòng)C.以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)D.向右平動(dòng)【解析】選D。當(dāng)線框靜止不動(dòng)時(shí),穿過(guò)線框的磁通量沒(méi)有變更,所以沒(méi)有感應(yīng)電流,故A錯(cuò)誤;當(dāng)線框向下平動(dòng)時(shí),穿過(guò)線框的磁通量沒(méi)有變更,所以沒(méi)有感應(yīng)電流,故B錯(cuò)誤;以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線框的磁通量不變,則沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故C錯(cuò)誤;當(dāng)線框向右平動(dòng)時(shí),穿過(guò)線框的磁通量削減,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故D正確。故選D?！炯庸逃?xùn)練】如圖,一個(gè)金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的做法是 ()A.使勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻稱(chēng)減弱B.保持圓環(huán)水平并在磁場(chǎng)中上下移動(dòng)C.保持圓環(huán)水平并在磁場(chǎng)中左右移動(dòng)D.保持圓環(huán)水平并使圓環(huán)繞過(guò)圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】選A。使勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻稱(chēng)減弱,穿過(guò)線圈的磁通量減小,產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A正確;保持圓環(huán)水平,無(wú)論在磁場(chǎng)中上下移動(dòng)、左右移動(dòng)還是繞過(guò)圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線圈的磁通量均不變,所以均不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B、C、D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.(12分)邊長(zhǎng)l=10cm的正方形線框,固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直,如圖所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變更的規(guī)律為B=(2+3t)(T),則3s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的變更量ΔΦ【解題指南】解答本題須要把握以下兩點(diǎn):(1)求磁通量的變更量,先要求出對(duì)應(yīng)兩個(gè)時(shí)刻的磁通量。(2)求某一時(shí)刻的磁通量,先要求出這一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和線框面積,還要明確它們之間的夾角。【解析】3s內(nèi)就是從0到3s末,所以0s末時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=(2+3×0)T=2T3s末時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2=(2+3×3)T=11T所以ΔΦ=ΔBS=(11-2)×0.12Wb=9×10-2Wb。答案:9×10-2Wb8.(12分)如圖所示,有一個(gè)100匝的線圈,其橫截面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.20m的正方形,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)垂直。若將這個(gè)線圈橫截面的形態(tài)由正方形變更成圓形(橫截面的周長(zhǎng)不變),【解析】線圈橫截面為正方形時(shí)的面積S1=L2=(0.20)2m2=4.0×穿過(guò)線圈的磁通量Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2Wb=2.0×10-2Wb橫截面形態(tài)為圓形時(shí),其半徑r==橫截面積大小S2=π()2=m2穿過(guò)線圈的磁通量Φ2=BS2=0.50×Wb≈2.55×10-2Wb。所以,磁通量的變更ΔΦ=Φ2-Φ1=(2.55-2.0)×10-2Wb=5.5×10-3Wb。答案:5.5×10-3Wb(15分鐘·40分)9.(7分)(2024·南寧高二檢測(cè))繞在同一鐵芯上的線圈Ⅰ、Ⅱ按如圖所示方法連接,G為電流計(jì),則 ()A.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,G的示數(shù)不為零B.保持開(kāi)關(guān)S閉合狀態(tài),G的示數(shù)不為零C.保持開(kāi)關(guān)S閉合,移動(dòng)變阻器R0滑動(dòng)觸頭的位置,G的示數(shù)為零D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間,G的示數(shù)為零【解析】選A。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)瞬間,Ⅰ線圈中有電流通過(guò),電流從無(wú)到有,產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)也穿過(guò)Ⅱ線圈,Ⅱ線圈的磁通量從無(wú)到有,產(chǎn)生感應(yīng)電流,G的示數(shù)不為零,故選項(xiàng)A正確;保持開(kāi)關(guān)S閉合狀態(tài),Ⅰ中電流不變,穿過(guò)Ⅱ線圈中磁通量不變,沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,G的示數(shù)為零,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;保持開(kāi)關(guān)S閉合,移動(dòng)變阻器R0滑動(dòng)觸頭的位置,Ⅰ線圈中電流變更,產(chǎn)生磁場(chǎng)也變更,變更磁場(chǎng)也穿過(guò)Ⅱ線圈,Ⅱ線圈的磁通量變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,則電流計(jì)G的示數(shù)不為零,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間,Ⅰ線圈中電流減小(從有到無(wú)),產(chǎn)生磁場(chǎng)也變更,變更磁場(chǎng)也穿過(guò)Ⅱ線圈,Ⅱ線圈的磁通量變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,則電流計(jì)G的示數(shù)不為零,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10.(7分)有人依據(jù)條形磁鐵的磁場(chǎng)分布狀況用塑料制作了一個(gè)模具,模具的側(cè)邊界剛好與該條形磁鐵的磁感線重合,如圖所示。另取一個(gè)松軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具上方某位置,線圈貼著模具上下移動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(地磁場(chǎng)很弱,可以忽視) ()A.線圈切割磁感線,線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流B.線圈緊密套在模具上移動(dòng)過(guò)程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流C.由于線圈所在處的磁場(chǎng)是不勻稱(chēng)的,故不能推斷線圈中是否有電流產(chǎn)生D.若線圈平面放置不水平,則移動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流【解析】選B。若穿過(guò)線圈的磁通量變更就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,據(jù)此推斷。線圈貼著模具上下移動(dòng)的過(guò)程中,由穿過(guò)線圈的磁通量不變可知不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確;若線圈平面放置不水平,則移動(dòng)過(guò)程中由于穿過(guò)線圈的磁通量不變,也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B。11.(7分)隨著科技的不斷發(fā)展,無(wú)線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線。小到手表、手機(jī),大到電腦、電動(dòng)汽車(chē)的充電,都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從理論研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。如圖給出了某品牌的無(wú)線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式無(wú)線充電的原理圖。關(guān)于無(wú)線充電,下列說(shuō)法正確的是 ()A.無(wú)線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B.只有將充電底座接到直流電源上才能對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電C.接收線圈中交變電流的頻率與放射線圈中交變電流的頻率相同D.只要有無(wú)線充電底座,全部手機(jī)都可以進(jìn)行無(wú)線充電【解析】選C。無(wú)線充電的原理,其實(shí)就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,而不是電流的磁效應(yīng),故A錯(cuò)誤;發(fā)生電磁感應(yīng)的條件是磁通量要發(fā)生變更,直流電無(wú)法產(chǎn)生變更的磁場(chǎng),故不能接到直流電源上,故B錯(cuò)誤;發(fā)生電磁感應(yīng)時(shí),兩個(gè)線圈中交變電流的頻率是相同的,故C正確;只有無(wú)線充電底座,手機(jī)內(nèi)部沒(méi)有能實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電的接收線圈等裝置,也不能進(jìn)行無(wú)線充電,故D錯(cuò)誤。12.(19分)一個(gè)單匝矩形線圈abcd,邊長(zhǎng)ab=30cm,bc=20cm,如圖所示放在Oxyz坐標(biāo)系內(nèi),線圈平面垂直于Oxy平面,與Ox軸和Oy軸的夾角分別為α=30°和β=60°,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10-2T。試計(jì)算:當(dāng)磁場(chǎng)方向分別沿Ox、Oy、【解析】勻強(qiáng)磁場(chǎng)中穿過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向、面積為S的平面的磁通量為Φ=BS,題中磁場(chǎng)分別沿Ox、Oy、Oz方向時(shí),分別找出矩形線圈在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積,就可干脆用上述公式計(jì)算。矩形線圈的面積S=ab×bc=0.30×0.20m2=6×10-2它在垂直于坐標(biāo)軸上的投影面積的大小分別為Sx=Scos