高中物理人教版选修3-2检测：第四章 电磁感应4.1划时代的发现4.2探究感应电流的产生条件
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- 1 - 4.1 划时代的发现 4.2 探究感应电流的产生条件
课时作业
基础达标
1．首先发现电磁感应现象的科学家是( )
A．奥斯特 B．麦克斯韦
C．安培 D．法拉第
【解析】 1831年8月29日，法拉第发现了电磁感应现象．
【答案】 D
2．如图所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有( )
A．Φ1>Φ2 B．Φ1
C．Φ1＝Φ2 D．无法确定
【解析】 磁通量Φ＝BS，指B与S垂直且S指的是有效面积，故选C.
【答案】 C
3．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是( )
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使变阻器的滑片P加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
【解析】 线圈中通以恒定电流时，铜环a处磁场不变，穿过铜环的磁通量不变，铜环中不产生感应电流，故A对；变阻器滑片移动或开关断开时，线圈中电流变化，铜环a处磁场变化，穿过铜环的磁通量变化，产生感应电流，故B、C、D错误．
【答案】 A
4．如图所示的实验中，在一个足够大的磁体产生的磁场中，如果AB沿水平方向运动，速度的大小为v1，两磁极沿水平方向运动，速度的大小为v2，则( )
- 2 -
A．当v1＝v2，且方向相同时，可以产生感应电流
B．当v1＝v2，且方向相反时，可以产生感应电流
C．当v1≠v2，时，方向相同或相反都可以产生感应电流
D．当v2＝0时，v1的方向改为与磁感线的夹角为θ，且θ<90°，可以产生感应电流
【解析】 当v1＝v2，且方向相同时，二者无相对运动，AB不切割磁感线，回路中无感应电流，A错误．当v1＝v2，且方向相反时，AB切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，B正确．当v1≠v2时，无论方向相同或相反，二者都有相对运动，穿过回路的磁通量都会发生变化，有感应电流产生，C正确．当v2＝0，v1的方向与磁感线的夹角θ<90°时，v1有垂直磁感线方向的分量，即AB仍在切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，D正确．
【答案】 BCD
5.
如图所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，下述过程中能使线圈产生感应电流的是( )
A．以bc边为轴转动45°
B．以ad边为轴转动45°
C．将线圈向下平移
D．将线圈向上平移
【解析】 如果线圈以bc边为轴转动45°，ad刚好到达分界面，穿过线圈的磁通量不会发生变化，A错误；如果线圈以ad边为轴转动，线圈在垂直于磁场方向上的投影面积减小，穿过线圈的磁通量发生变化，故选项B正确；如果将线圈向下或向上平移，穿过线圈的磁通量不发生变化，故线圈中不产生感应电流，C、D错误．
【答案】 B
6.
- 3 -
一条形磁铁与导线环在同一平面内，磁铁的中心恰与导线环的圆心重合，如图所示，为了在导线环中产生感应电流，磁铁应( )
A．绕垂直于纸面且过O点的轴转动
B．向右平动
C．向左平动
D．N极向外，S极向里转动
【解析】 图中位置穿过导线环平面的磁通量为零，要使导线环中有感应电流，只要让导线环中有磁通量穿过，就会有磁通量的变化，A、B、C的运动，导线环内磁通量始终为零，只有D正确．
【答案】 D
7.
如图所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P，现用力从四周拉弹簧线圈，使线圈包围的面积变大，则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中，正确的是( )
A．磁通量增大，有感应电流产生
B．磁通量增大，无感应电流产生
C．磁通量减小，有感应电流产生
D．磁通量减小，无感应电流产生
【解析】
本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)．磁通量是指穿过一个面的磁感线的多少，由于垂直纸面向外的和垂直纸面向里的磁感线要抵消一部分，当弹簧线圈P的面积扩大时，垂直纸面向里的磁感线条数增加，而垂直纸面向外的磁感线条数是一定的，故穿过这个面的磁通量将减小，回路中会有感应电流产生，故C正确．
【答案】 C
- 4 - 8.
一圆形线圈位于纸面垂直向里的匀强磁场中，如图所示．下列操作中，始终保证整个线圈在磁场中，能使线圈中产生感应电流的是( )
A．把线圈向右拉动
B．把线圈向上拉动
C．垂直纸面向外运动
D．以圆线圈的任意直径为轴转动
【解析】 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化．而把线圈向右、向上和垂直于纸面向外运动几种情况，穿过线圈的磁通量都保持不变，故线圈中都没有感应电流，故A、B、C都错，以线圈的任意直径为轴转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故选D.
【答案】 D
9.
如图所示，在一个平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，各通电直导线的电流大小相同，方向不同，a、b、c、d四个区域的面积相同，则垂直指向纸内磁通量最大区域是哪个？垂直指向纸外磁通量最大区域是哪个？
【解析】 由安培定则可判断，b区向里最大，c区向外最大．
【答案】 b区向里最大 c区向外最大
能力提升
1.
如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将( )
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．始终为零 D．不为零，但保持不变
- 5 - 【解析】
利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作出俯视图，如图所示．考虑到磁场具有对称性，可以知道穿过圆面积的磁感线的条数与穿出圆面积的磁感线的条数是相等的，故选C.
【答案】 C
2.
某同学做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，当他接通或断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是( )
A．开关位置接错
B．电流表的正、负接线柱接反
C．线圈B的接头3、4接反
D．蓄电池的正、负极接反
【解析】 电流表的指针发生偏转的条件是接通或断开开关瞬间线圈B中的磁通量发生变化，开关的正确接法是接在线圈A所在的电路中，接在线圈B所在的电路中，不会产生感应电流．而B、C、D三项中的操作不会影响感应电流的产生．
【答案】 A
3．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域，若d>l，则线圈中不产生感应电流的时间应等于( )
A.dv B.lv
C.d－lv D.d－2lv
【解析】 当线圈刚刚完全进入磁场时至线圈刚刚出磁场时，通过线圈的磁通量不发生
- 6 - 变化，线圈中不会产生感应电流．
【答案】 C
4．如图所示，当导体棒MN以速度v0开始向右沿导轨滑动的瞬间(导轨间有磁场，方向垂直纸面向里)，下列说法正确的是( )
A．导体棒和导轨组成的闭合回路中有感应电流
B．导体棒和导轨组成的闭合回路中没有感应电流
C．圆形金属环B中有感应电流
D．圆形金属环B中没有感应电流
【解析】 导线MN开始向右滑动瞬间，导体棒和导轨组成的闭合回路里磁通量发生变化，有感应电流产生，A正确；电磁铁A在圆形金属环B中产生的磁通量从零开始增加，金属环B中一定产生感应电流，C正确．
【答案】 AC
5.
如图所示，金属三角形MON与导体棒DE构成回路，MO、NO为固定导轨，DE是可沿导轨移动的导体棒，B为垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B＝0.1 T，试求下列情况下磁通量的变化：
(1)在图中，若DE从O点出发，向右以1 m/s的速度匀速运动4 s过程中，回路中磁通量变化为多少？
(2)在图中，若令回路面积S＝8 m2保持不变，而B从0.1 T变到0.8 T，则穿过回路中磁通量变化为多少？
(3)在图中，若回路的面积从S0＝0.08 m2变到St＝0.1 m2，在磁感应强度由B0＝0.1 T变到Bt＝0.8 T，求磁通量的变化．
【解析】 (1)ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BΔS＝12Bvt·vt·tan45°＝12×0.1×4×4×1＝0.8 Wb
(2)ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝ΔB·S＝(0.8－0.1)×8＝5.6 Wb
(3)ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BtSt－B0S0＝(0.8×0.1－0.1×0.08)Wb＝0.072 Wb
【答案】 (1)0.8 Wb (2)5.6 Wb (3)0.072 Wb
- 7 - 6．如下图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B.线圈A跟电源连接，线圈B两端连接在一起，构成一个闭合电路．在断开开关S的时候，弹簧E并不能立刻将衔铁D拉起，因而不能使触头C(连接工作电路)立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的．试说明这种继电器原理．
【解析】 线圈A与电源连接，闭合电键S，线圈A中流过恒定电流，产生磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈B中无感应电流，断开电键S的瞬间，线圈A中的电流迅速减小为零，穿过线圈B的磁通量迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一小段时间后感应电流减弱，感应电流形成的磁场对衔铁D的吸引力减弱，弹簧E的作用比磁场力大，才将衔铁拉起，触头C断开．
【答案】 见解析
