2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4-1、2 劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn) 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件練習(xí) 新人教版選修3-2.doc

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4-1、2 劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn) 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 　　時(shí)間：40分鐘　　　滿分：100分 一、選擇題(每小題6分，共60分) 1．(多選)在電磁學(xué)的發(fā)展歷程中，奧斯特與法拉第的貢獻(xiàn)值得人們紀(jì)念。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．法國物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，并提出了右手螺旋定則和“分子電流”假說 B．電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生，掀起了一場(chǎng)研究電與磁關(guān)系的浪潮 C．法拉第雖然發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但發(fā)現(xiàn)過程并不是一帆風(fēng)順的，也曾受思維定式的影響 D．電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，開辟了人類的電氣化時(shí)代，促進(jìn)了人類文明的發(fā)展 答案　CD 解析　丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，安培提出了右手螺旋定則和“分子電流”假說，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)掀起了一場(chǎng)研究電與磁關(guān)系的浪潮，英國物理學(xué)家法拉第經(jīng)過十年的不懈努力，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，宣告了電磁學(xué)的誕生，開辟了人類的電氣化時(shí)代，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C、D正確。 2．關(guān)于磁通量，下列說法中正確的是(　　) A．磁通量不僅有大小，而且有方向，所以是矢量 B．磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 C．通過某一面的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 D．磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度 答案　C 解析　磁通量是標(biāo)量，故A錯(cuò)誤；由Φ＝BS⊥可知Φ由B和S⊥兩個(gè)因素決定，Φ較大，有可能是由于S⊥較大造成的，所以磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大是錯(cuò)誤的，故B錯(cuò)誤；由Φ＝BS⊥可知，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，S⊥＝0，Φ＝0，但磁感應(yīng)強(qiáng)度B不為零，故C正確；磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個(gè)不同的物理量，故D錯(cuò)誤。 3．(多選)如圖所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則下列四種情況中，導(dǎo)線cd中有電流的是(　　) A．開關(guān)S閉合或斷開的瞬間 B．開關(guān)S是閉合的，滑動(dòng)觸頭向左滑 C．開關(guān)S是閉合的，滑動(dòng)觸頭向右滑 D．開關(guān)S始終閉合，滑動(dòng)觸頭不動(dòng) 答案　ABC 解析　開關(guān)S閉合和斷開的瞬間，ab中電流發(fā)生變化，穿過上面回路的磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)線cd中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，A正確；開關(guān)S閉合后，滑動(dòng)觸頭向左滑，接入電路的阻值增大，下面回路中電流減小，則導(dǎo)線ab產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱，穿過上面回路的磁通量也減小，因此上面的回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生，B正確；同理，滑動(dòng)觸頭向右滑，接入電路的阻值減小，下面回路中電流增大，則ab產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，穿過上面回路的磁通量增大，也有感應(yīng)電流產(chǎn)生，C正確；D選項(xiàng)中，開關(guān)S是閉合的，滑動(dòng)觸頭不動(dòng)，電路中電阻不變，電路中電流也不變，ab產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變化，穿過上面回路的磁通量也不變，上面回路無電流產(chǎn)生，G無示數(shù)，D錯(cuò)誤。 4．閉合電路的一部分導(dǎo)線ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，各情況下導(dǎo)線都在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，那么下列判斷中正確的是(　　) A．都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 B．都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．甲、丙會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，乙、丁不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．甲、乙不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，丙、丁會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 答案　C 解析　甲、丙兩圖中導(dǎo)線ab都在垂直切割磁感線，又因電路閉合，故產(chǎn)生感應(yīng)電流；乙、丁兩圖中導(dǎo)線不切割磁感線，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。故C項(xiàng)正確。 5．如圖所示，三角形線圈abc放在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并做下列運(yùn)動(dòng)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A．向上平移 B．向右平移 C．向左平移 D．以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 答案　D 解析　線圈平移時(shí)，穿過線圈的磁通量不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B、C錯(cuò)誤；線圈以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈與磁場(chǎng)的夾角變化而使穿過線圈的磁通量變化，從而產(chǎn)生電流，D正確。 6．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形金屬軌道上，有等長(zhǎng)的兩根金屬棒ab和cd，它們以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則(　　) A．?dāng)嚅_開關(guān)S，ab中有感應(yīng)電流 B．閉合開關(guān)S，ab中有感應(yīng)電流 C．無論斷開還是閉合開關(guān)S，ab中都有感應(yīng)電流 D．無論斷開還是閉合開關(guān)S，ab中都沒有感應(yīng)電流 答案　B 解析　兩根金屬棒ab和cd以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)，若斷開開關(guān)S，兩根金屬棒與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中磁通量無變化，則回路中無感應(yīng)電流，故A、C錯(cuò)誤；若閉合開關(guān)S，兩根金屬棒與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中磁通量發(fā)生變化，則回路中有感應(yīng)電流，故B正確、D錯(cuò)誤。 7．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通過時(shí)，它們的磁通量分別為Φa、Φb、Φc，下列說法中正確的是(　　) A．Φa<Φb<Φc B．Φa>Φb>Φc C．Φa<Φc<Φb D．Φa>Φc>Φb 答案　B 解析　當(dāng)a中有電流通過時(shí)，根據(jù)安培定則可知穿過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中無向外的磁感線。因此合磁通量應(yīng)該是Φa>Φb>Φc，選B。 8.在閉合鐵芯上繞有一組線圈，線圈與滑動(dòng)變阻器、電池構(gòu)成電路，假定線圈產(chǎn)生的磁感線全部集中在鐵芯內(nèi)，a、b、c三個(gè)閉合金屬圓環(huán)位置如圖所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左右滑動(dòng)時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的圓環(huán)是(　　) A．a(chǎn)、b兩環(huán) B．b、c兩環(huán) C．a(chǎn)、c兩環(huán) D．a(chǎn)、b、c三個(gè)環(huán) 答案　A 解析　當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左右滑動(dòng)時(shí)，引起電路中電流變化，從而引起閉合鐵芯中的磁通量變化，a、b兩圓環(huán)中的磁通量必定隨之變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，而c環(huán)中有兩股鐵芯同時(shí)穿過，穿入和穿出的磁通量始終相等，合磁通量為零，所以c環(huán)中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。故選A。 9．(多選)如圖是一水平放置的矩形線圈abcd，在細(xì)長(zhǎng)的磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中的位置A經(jīng)過位置B到位置C，這三個(gè)位置都靠得很近且B位置剛好在條形磁鐵的中心軸線上。在這個(gè)過程中，下列說法正確的是(　　) A．由位置A到位置B，框內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流 B．由位置A到位置B，框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．由位置B到位置C，框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．由位置B到位置C，框內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流 答案　BC 解析　如圖所示，作出其正視(從對(duì)面看去)圖，從圖中可以看出：從位置A到位置B的過程中，從線框下面向上穿過線框的磁通量減少(B位置時(shí)，Φ＝0)；而從位置B到位置C時(shí)，從線框上面向下穿過線框的磁通量增加，故由位置A到位置B和由位置B到位置C的兩個(gè)過程中，穿過線框的磁通量都發(fā)生變化，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤。 10．(多選)下列各圖的閉合金屬線圈中無感應(yīng)電流的是(　　) 答案　AB 解析　產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：閉合回路的磁通量發(fā)生變化。A圖中線圈左側(cè)一垂直紙面向里的通電導(dǎo)線快速從線圈左側(cè)通過瞬間，通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)與線圈平面平行，在線圈中的磁通量一直為零，所以不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確；B圖中線圈的平面始終與磁場(chǎng)平行，穿過線框的磁通量始終是零，閉合線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B正確；C圖中線圈由矩形變成圓形的過程，線圈的面積增大，磁通量增大，所以能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯(cuò)誤；D圖中轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵，線圈也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)的過程，線圈中磁通量是變化的，有感應(yīng)電流，故D錯(cuò)誤。 二、非選擇題(共3小題，40分) 11．(12分)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中所用器材如圖所示。它們是：①電流計(jì)；②直流電源；③帶鐵芯的線圈A；④線圈B；⑤開關(guān)；⑥滑動(dòng)變阻器(用來控制電流以改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱)。試按實(shí)驗(yàn)的要求在實(shí)物圖上連線(圖中已連好一根導(dǎo)線)。 若連接滑動(dòng)變阻器的兩根導(dǎo)線接在接線柱C和D上，而在開關(guān)剛剛閉合時(shí)電流表指針右偏，則開關(guān)閉合后滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向接線柱C移動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針將________(填“左偏”“右偏”或“不偏”)。 答案　(1)圖見解析　(2)左偏 解析　(1)該實(shí)驗(yàn)為探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，電流計(jì)與副線圈B的兩個(gè)接線柱連接，構(gòu)成回路；原線圈A與滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、直流電源構(gòu)成回路，然后依次連接如圖： (2)在開關(guān)剛閉合時(shí)，回路中的電流增大，原線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增大，所以副線圈中的磁通量增大，此時(shí)電流表指針右偏；開關(guān)閉合后滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭迅速向接線柱C移動(dòng)時(shí)，接入電路的有效電阻增大，所以回路中的電流減小，原線圈中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)減小，穿過副線圈的磁通量減小，指針向左偏。 12．(12分) 如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾葹閘，使一邊長(zhǎng)為d(d>l)的矩形線框以恒定速度v向右通過磁場(chǎng)區(qū)域，求該過程中有感應(yīng)電流的時(shí)間。 答案　 解析　在矩形線框的右端離開磁場(chǎng)右邊緣開始直到線框的左端進(jìn)入磁場(chǎng)為止(如圖所示)，穿過線框的磁通量不變化，所以這段時(shí)間無感應(yīng)電流，其他時(shí)間磁通量變化，有感應(yīng)電流。這段運(yùn)動(dòng)的距離為d－l，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝，線框通過磁場(chǎng)的總時(shí)間為t′＝，所以有感應(yīng)電流的時(shí)間為Δt＝t′－t＝。 13．(16分)如圖所示，有一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B＝0.8 T，磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm?，F(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓形線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1 cm,10匝；D線圈半徑為2 cm,1匝；C線圈半徑為0.5 cm,1匝；問： (1)在磁感應(yīng)強(qiáng)度B減少為0.4 T的過程中，A和D中的磁通量改變了多少？ (2)當(dāng)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過30角的過程中，C中的磁通量改變了多少？ 答案　(1)1.25610－4 Wb　1.25610－4 Wb (2)8.410－6 Wb 解析　(1)對(duì)A線圈Φ1＝B1S1＝B1πr，Φ2＝B2S2＝B2πr， 故磁通量的改變量|Φ2－Φ1|＝(.8－0.4)3.14(110－2)2 Wb＝1.25610－4 Wb D線圈中磁場(chǎng)的有效面積與A線圈中磁場(chǎng)的有效面積相同，所以對(duì)D線圈|Φ2－Φ1|＝1.25610－4 Wb。 (2)對(duì)C線圈，Φ1′＝B1πr，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過30，線圈面積在磁場(chǎng)方向上的投影為S1′＝πrcos30， 則Φ2′＝B1S1′＝B1πrcos30 ΔΦ＝|Φ2′－Φ1′|＝B1πr(1－cos30)≈8.410－6 Wb。