18学年高中物理课时跟踪检测(一)磁生电的探索鲁科版选修3_2

高中物理教科版选修3-2课时跟踪检测全集（共15份）课时跟踪检测（一）电磁感应的发现感应电流产生的条件1．关于感应电流，下列说法中正确的是( )A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流 B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流解析：选D 如果线圈不闭合，就不能形成回路，所以不能产生感应电流，A错误；闭合线圈只有一部分导线做切割磁感线运动时，才会产生感应电流，B、C错误；当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流，D正确。

2．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。

IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。

公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。

刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。

下列说法正确的是( )A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流 D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息解析：选B IC卡工作所需要的能量是线圈L中产生的感应电流，选项A错误；要使电容C达到一定的电压，则读卡机应该发射特定频率的电磁波，IC卡才能有效工作，选项B正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，线圈L中会产生感应电流，但电容C不能达到一定的电压，IC卡不能有效工作，选项C错误；IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也能向读卡机传输自身的数据信息，选项D错误。

3.如图1所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环A所在的平面内画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外，则穿过B圆内的磁通量( )图1A．为零B．垂直向里 C．垂直向外D．条件不足，无法判断解析：选B 由环形电流的磁感线分布可知，中间密，外部稀疏，所以穿过B圆的总磁通量是垂直纸面向里的，则选项B正确。

高中物理课时跟踪检测三电磁感应定律的应用鲁科版选修3_21．下列关于涡流的说法中正确的是( ) A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流解析：选A 涡流属电磁感应现象，故A项正确，B项错误。

涡流具有电流的热效应和磁效应，故C项错。

硅钢只是电阻率大，涡流小，故D项错。

2．下列哪些仪器不是利用涡流工作的( )B．微波炉A．电磁炉D．真空冶炼炉C．金属探测器解析：选B 电磁炉、金属探测器、真空冶炼炉都是利用涡流工作的，微波炉是利用微波能量易被水吸收的原理达到加热食物的目的，不是利用涡流工作的，故选B。

3．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为( )A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．减小铁芯中的电阻，以减小发热量解析：选B 不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，所以B正确。

4．(多选)磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的D．起电磁驱动的作用C．起电磁阻尼的作用解析：选BC 线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流。

涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用，故B、C均正确。

5．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象。

如图1所示，图甲是动圈式话筒的原理图，图乙是录音机的录、放音原理图。

由图可知以下说法错误的是( )图1A．话筒工作时，磁铁不动，音圈随膜片振动而产生感应电流B．录音机放音时，变化的磁场在静止的线圈内激发起感应电流C．录音机放音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场D．录音机录音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场解析：选C 由动圈式话筒原理图可知，话筒工作时将声音信号转变为电信号，A正确；录音机放音时，将磁信号转变为电信号，录音时，将电信号转变为磁信号加以保存，B、D均正确，C错误。

课时跟踪检测（一）磁生电的探索1．下列现象中，属于电磁感应现象的是( )A．磁场对电流产生力的作用B．变化的磁场使闭合电路产生感应电流C．插入通电螺线管中的软铁棒被磁化D．电流周围产生磁场解析：选B 电磁感应现象是指由于穿过闭合回路的磁通量发生变化而产生感应电流的现象，只有选项B符合。

2．有一宇航员登月后，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，则下列推断正确的是( )A．直接将电流表放于月球表面，根据电流表有无示数来判断磁场的有无B．将电流表与线圈连成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，若电流表无示数，则可以判断月球表面无磁场C．将电流表与线圈连成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，若电流表有示数，则可以判断月球表面有磁场D．将电流表与线圈连成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，若电流表无示数，则可以判断月球表面无磁场解析：选C 假设月球表面有磁场，其磁场分布规律类似于地磁场，当电流表与线圈组成闭合电路，穿过该回路的磁通量发生变化时，电流表就会有示数，就可证明有磁场存在，A中电流表不在回路中，故A错；当线圈平面与月球的磁场(假设月球有磁场)方向平行时，线圈沿任一方向运动，穿过线圈的磁通量都不发生变化，电流表无示数，故该情况下不能判定月球表面是否无磁场，故B、D错；使线圈沿某一方向运动，电流表有示数，说明穿过线圈的磁通量发生变化，证明月球表面有磁场，故C对。

3.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量。

如图1所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )图1A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定解析：选C 设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强。

若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1＋Φ2。

第1讲 磁生电的探索[目标定位] 1.知道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程.2.通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件.3.能说出磁通量变化的含义，会利用电磁感应产生的条件解决实际问题．一、电磁感应的探索历程1．电生磁：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．2．磁生电：1821年，法拉第开始了磁生电的研究.1831年，他终于悟出了磁生电的基本原理，进一步揭示了电和磁的内在联系． 二、科学探究——感应电流产生的条件 1．导体棒在磁场中运动如图1所示，将可移动导体AB 放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路．实验操作及现象如下：实验操作实验现象(有无电流)实验探究结论导体棒静止 无导体AB 切割磁感线，改变了回路在磁场中的面积，通过闭合回路的磁通量发生变化，产生了感应电流导体棒平行磁感线运动 无导体棒切割磁感线运动有2.磁铁在螺线管中运动如图2所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管．实验操作及现象如下：实验操作实验现象(有无电流)实验探究结论N极插入线圈有将磁铁插入或拔出螺线管时，通过螺线管闭合回路的磁场发生变化，引起磁通量发生变化，有感应电流产生N极停在线圈中无N极从线圈中抽出有S极插入线圈有S极停在线圈中无S极从线圈中抽出有3.如图3所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面．实验操作及现象如下：实验操作实验现象(线圈B中有无电流)实验探究结论开关闭合瞬间有导体、磁场都没有发生相对运动，但螺线管A中的电流发生变化时，引起穿过螺线管B的磁通量发生变化，闭合螺线管B中有感应电流产生开关断开瞬间有开关闭合时，滑动变阻器不动无开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片有想一想 1.思考以上几个产生感应电流的实例：(1)将实验3和实验2比较，实验3中的螺线管A的作用是什么？(2)产生感应电流的条件都跟哪个物理量有关？ 答案 (1)等效磁铁；(2)磁通量以及磁通量的变化． 想一想 2.哪些情况可以引起磁通量Φ的变化？答案 由Φ＝BS 可知，磁通量的变化有三种情况：①磁感应强度B 不变，有效面积S 变化；②磁感应强度B 变化，有效面积S 不变；③磁感应强度B 和有效面积S 同时发生变化． 4．实验结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生． 5．因磁通量的变化产生电流的现象叫电磁感应，所产生的电流叫做感应电流.一、磁通量的理解及变化分析 1．磁通量的计算(1)B 与S 垂直时：Φ＝BS ，S 为线圈的有效面积．如图4(a)所示．(2)B 与S 不垂直时：Φ＝BS ⊥＝B ⊥S ，S ⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积．B ⊥为B 在垂直于S 方向上的分量．如图(b)、(c)所示．(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时，规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和，如图(d)所示．图42．磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反，穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和． 3.情况 图示举例磁通量变化B 不变， S 变化ΔΦ＝B ΔS4.面磁感线的“净”条数，即指不同方向的磁感线的条数差．例1 如图5所示，虚线框内有匀强磁场，a ，b 为垂直磁场放置的两个圆环，分别用Φa 和Φb 表示穿过两个圆环的磁通量，则下列表述正确的是( )图5A ．Φa >ΦbB ．Φa ＝ΦbC ．Φa <ΦbD ．无法确定解析 本题利用公式Φ＝BS 进行计算，在计算时注意S 为垂直磁场方向所围磁场的有效面积，不一定是线圈的面积，同时注意磁通量与线圈的匝数无关．由于磁场在圆环a 、b 中的面积相等，所以穿过两个圆环的磁通量是相等的，则Φa ＝Φb ，B 正确．故选B. 答案 B例2 如图6所示，有一个垂直纸面向里的有界匀强磁场，B 1＝0.8 T ，磁场的边界为圆形，圆心为O ，半径为1 cm.现于纸面内先后放上三个圆线圈，圆心均在O 处，A 线圈半径为1 cm,10 匝；B 线圈半径为2 cm ，1 匝；C 线圈半径为0.5 cm,1 匝．求：图6(1)在B 1减至0.4 T 的过程中，A 和B 中磁通量各改变了多少． (2)在磁场转过30°角的过程中，C 中磁通量改变了多少．解析本题主要考查磁通量改变量的求解，可由ΔΦ＝Φ2－Φ1来求．注意Φ＝BS中的S 为对磁通量有贡献的有效面积．(1)对A线圈：Φ1＝B1πR2，Φ2＝B2πR2.磁通量改变量ΔΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb.对B线圈：ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb.(2)对C线圈：Φ1′＝B1πr2，在磁场转过30°角的过程中，Φ2′＝B1πr2·cos 30°.磁通量改变量ΔΦC＝|Φ2′－Φ1′|＝B1πr2(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6Wb.针对训练1 如图7所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框abcd由实线位置在水平面内向右水平移动，逐渐移动到虚线位置，穿过线框的磁通量如何变化？图7答案线框的水平移动，可分为三个阶段．第一阶段，从实线位置开始至bc边到达直导线位置，穿过线框的磁通量逐渐增大．第二阶段，从bc边抵达直导线处开始至ad边到达直导线为止，由于向外的磁感线逐渐减少，向里的磁感线逐渐增多，所以穿过线框的总磁通量先减少(当ab、dc两边中点连线与直导线重合时，磁通量为零)后增大．第三阶段，从ad边离开直导线向右运动开始至线框抵达虚线位置为止，穿过线框的磁通量逐渐减少．解析直线电流I产生的磁场的磁感线的形状是以导线上的点为圆心的在竖直平面内的一组组同心圆，在电流I的右边磁感线的方向垂直水平面向里，在电流I的左边磁感线的方向垂直水平面向外．磁感线的疏密分布是越靠近导线磁感线越密，离导线越远磁感线越稀疏．二、产生感应电流的判断1．产生条件(1)电路闭合．(2)磁通量发生变化．如果回路不闭合，不会产生感应电流，但仍会产生感应电动势，就好比直流电路一样，电路不闭合，没有电流，但电源仍然存在．2．注意事项(1)注意磁感线的反穿情况，磁通量指的是穿过某面的磁感线的“净”条数．(2)磁通量是指穿过某面的合磁通量．例3下图中能产生感应电流的是( )答案 B解析根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流．针对训练2 在一长直导线中通以如图8所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环(环面与导线垂直，长直导线通过环的中心)，当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是( )图8A．保持电流不变，使导线环上下移动B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针(或逆时针)转动D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动答案 C解析产生感应电流的条件是磁通量发生改变，题图所示位置环中没有磁通量，A、B、D没有使磁通量发生改变，所以都错．只有C在转动中使得环中磁通量发生改变，选C.对磁通量及其变化的理解1．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是( )A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的答案 C解析穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B项错误；同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C项正确，D项错误．2．恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，穿过线圈的磁通量发生了变化( )A．线圈沿自身所在的平面做匀速运动B．线圈沿自身所在的平面做加速运动C．线圈绕任一直径做匀速转动D．线圈绕任一直径做变速转动答案CD产生感应电流的条件3．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( )答案 A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，不发生变化，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确．4．如图9，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能实现的是( )图9A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转B．S1、S2闭合后，再断开S2的瞬间，电流计指针偏转C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转D．S1、S2闭合后，再断开S1的瞬间，电流计指针偏转答案AD解析S2闭合时，构成闭合回路，再闭合或断开S1的瞬间，通过A的电流变化，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，从而产生感应电流，则指针偏转，故A、D正确；若S1保持闭合状态，则通过A的电流不变，通过线圈B的磁通量不变，无论S2闭合或打开，都不会有感应电流产生，B、C错误.第2讲感应电动势与电磁感应定律[目标定位] 1.理解感应电动势的概念.2.理解感应电动势的大小与磁通量变化率的关系，掌握法拉第电磁感应定律及其应用.3.知道公式E＝Blv sinθ的推导过程，知道它的适用情况，并会进行有关计算．一、感应电动势1．定义：在电磁感应现象中产生的电动势，叫感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电源．2．感应电动势和感应电流的关系(1)产生电磁感应现象时，闭合电路中有感应电流，有感应电动势；电路断开时，没有感应电流，有感应电动势，产生感应电动势的导体相当于电源．(2)感应电动势的产生与电路是否闭合、电路如何组成无关(填“有关”或“无关”)，感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质．3．探究影响感应电动势大小的因素在上一节的实验三中，如图1所示，用不同速度移动滑动变阻器的滑片，快速移动滑片时，电流表指针摆动幅度大，缓慢移动滑片时电流表指针摆动幅度小(填“大”或“小”)．图1快速地移动滑动变阻器的滑片时，穿过线圈B 的磁通量变化快，缓慢地移动滑片时，穿过B 的磁通量变化慢(填“快”或“慢”)．这说明电路中感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关． 想一想 穿过某电路的磁通量的变化量越大，产生的感应电动势就越大吗？答案 不一定，感应电动势的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率而不是变化量，即感应电动势的大小由磁通量的变化量和发生这个变化所用的时间这两个因素共同决定． 二、电磁感应定律1．内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比．2．公式：E ＝n ΔΦΔtn 为线圈的匝数，ΔΦ是磁通量的变化量，ΔΦΔt 是磁通量的变化率．3．单位：ΔΦ的单位是韦伯(Wb)，Δt 的单位是秒(s)，E 的单位是伏特(V)． 4．导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体棒垂直于磁场运动，B 、v 两两垂直时，如图2所示，E ＝Blv .图2(2)导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图3所示，E ＝Blv sin_θ.图3一、对法拉第电磁感应定律的理解1．感应电动势E ＝n ΔΦΔt ，E 的大小决定于磁通量的变化率ΔΦΔt ，而与Φ、ΔΦ的大小无关．2．下列是几种常见的产生感应电动势的情况．(1)线圈面积S 不变，磁感应强度B 均匀变化：E ＝n ΔB Δt ·S (ΔBΔt为B t 图象上某点切线的斜率)(2)磁感应强度B 不变，线圈的面积S 均匀变化： E ＝nB ·ΔSΔt .3．用E ＝n ΔΦΔt 所求的一般为平均感应电动势，且所求的感应电动势为整个回路的感应电动势．例1 下列几种说法中正确的是( )A ．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B ．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C ．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D ．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大 答案 D解析 感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选D.例2 如图4甲所示，一个圆形线圈的匝数n ＝1000，线圈面积S ＝200cm 2，线圈的电阻r ＝1Ω，线圈外接一个阻值R ＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，求：图4(1)前4s 内的感应电动势的大小； (2)前5s 内的感应电动势． 答案 (1)1V (2)0解析 (1)前4秒内磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S (B 2－B 1)＝200×10－4×(0.4－0.2)Wb ＝4×10－3Wb由法拉第电磁感应定律得E ＝n ΔΦΔt ＝1000×4×10－34V ＝1V.(2)前5秒内磁通量的变化ΔΦ′＝Φ2′－Φ1′＝S (B 2′－B 1′)＝200×10－4×(0.2－0.2)Wb ＝0由法拉第电磁感应定律E ′＝n ΔΦ′Δt＝0针对训练1 如图5所示，一两端闭合的正方形线圈共有n ＝10匝，每边长L ＝10cm ，所用导线每米长的阻值R 0＝2Ω，一个范围较大的匀强磁场与线圈平面垂直，当磁场以0.5T/s 均匀增大时，在线圈导线中的电流有多大？图5答案 6.25×10－3A解析 根据法拉第电磁感应定律：E ＝n ΔΦΔt ＝nL 2ΔB Δt.线圈的电阻：R ＝n ·4LR 0 据闭合电路欧姆定律：I ＝E R ＝nL 2ΔB Δt n ·4LR 0＝L 4R 0·ΔB Δt ＝0.14×2×0.5A ＝6.25×10－3A. 二、导体切割磁感线时的电动势 对公式E ＝Blv sin θ的理解1．该公式可看成法拉第电磁感应定律的一种特殊情况，通常用来求导体运动速度为v 时的瞬时电动势．2．当B 、l 、v 三个量方向相互垂直时，E ＝Blv ；当有任意两个量的方向平行时，E ＝0. 3．式中的l 应理解为导体切割磁感线时的有效长度．若切割磁感线的导体是弯曲的，则应取其与B 和v 方向都垂直的等效线段长度来计算。