人教版 (2019)必修 第三册3 电磁感应现象及应用课后测评

3　电磁感应现象及应用

基础过关练

题组一　磁通量的变化

1.(2020江苏无锡模拟)如图所示,矩形线框ABCD平面与匀强磁场方向平行,若线框从图示位置绕AB边转过90°,则穿过线框的磁通量(　　)

A.变大 B.变小

C.不变 D.不能确定

2.(2020云南师大附中高二上月考)正方形导线框abcd,匝数为20,边长为10 cm,在磁感应强度大小为0.5 T的匀强磁场中围绕与磁场方向垂直的转轴匀速转动,当线框从平行于磁场位置开始转过180°时,线框中磁通量的变化量为(　　)

A.0 B.0.005 Wb

C.0.01 Wb D.0.2 Wb

3.(2019安徽亳州二中高二下月考)磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量。如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由1平移到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量分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则(　　)

A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2

C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.无法确定

题组二　感应电流产生的条件

4.(2020浙江东阳中学高三月考)关于产生感应电流的条件,以下说法中正确的是(　　)

A.导体在磁场中运动,导体中就一定有感应电流

B.导体做切割磁感线运动,导体中就一定有感应电流

C.穿过闭合导体回路的磁通量不为零,闭合导体回路中就一定产生感应电流

D.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就一定产生感应电流

5.(2020安徽合肥高二上期末)如图所示,导线ab和cd互相平行,则下列四种情况下导线cd中无电流的是(　　)

A.开关S闭合或断开的瞬间

B.开关S是闭合的,滑动变阻器的触头向左滑

C.开关S是闭合的,滑动变阻器的触头向右滑

D.开关S始终闭合,滑动变阻器的触头不动

6.(2019湖南浏阳一中高二上期末)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用长直导线连通,在长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针。下列有关实验现象的说法中正确的是(　　)

A.只要A线圈中电流足够大,小磁针就会发生偏转

B.A线圈闭合开关电流稳定后,线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针偏转

C.线圈A和电池接通瞬间,小磁针会偏转

D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不会偏转

7.(2019成都新津为明学校高二期末)(多选)下列情况能产生感应电流的是(　　)

A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动

B.如图乙所示,条形磁铁插入或拔出线圈时

C.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时

D.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通,当改变滑动变阻器的阻值时

能力提升练

题组一　磁通量的变化

1.(2019江西遂川中学高二期中,)如图所示,矩形线圈面积为S,线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则下列有关穿过线圈的磁通量的说法中不正确的是(　　)

A.线圈处于如图所示位置时磁通量大小等于BS

B.若使线圈绕OO'转过60°角,磁通量大小为BS

C.若线圈从初始位置绕OO'转过90°角,磁通量大小为BS

D.若线圈从初始位置绕OO'转过180°角,磁通量变化量的大小为2BS

2.(2019广东广州联考,)如图所示,闭合线圈abcd水平放置,其面积为S,匝数为n,线圈与匀强磁场B夹角为θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°,则线圈磁通量的改变量的大小为(　　)

A.0 B.BS

C.nBS D.无法计算

题组二　感应电流产生的条件

3.(2020河北枣强中学高二上期末,)如图所示,圆形线圈在匀强磁场中所做的各种运动中,能够产生感应电流的是(　　)

4.(2019安徽天长二中高二下期中,)如图所示,开始时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,下列情况中不产生感应电流的是(　　)

A.将线圈向左平移一小段距离

B.线圈以ab为轴转动(小于90°)

C.线圈以ac为轴转动(小于60°)

D.线圈以bd为轴转动(小于60°)

5.(2019安徽马鞍山二中高二下期中,)如图所示,导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd,若PQ足够长,下列说法中不正确的是(　　)

A.当滑动变阻器滑片向下滑动一小段距离时,abcd中有感应电流

B.当滑动变阻器滑片向上滑动一小段距离时,abcd中有感应电流

C.电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内竖直向上移动一小段距离,其中有感应电流

D.电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时,其中有感应电流

6.(2019江苏无锡高二联考,)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下B与t的关系式。

答案全解全析

3　电磁感应现象及应用

基础过关练

1.A　开始时线框平面与磁场方向平行,穿过线框的磁通量为0,线框绕AB边转过90°后,线框平面与磁场方向垂直,穿过线框的磁通量最大,故选A。

2.A　线框从平行于磁场位置开始转过180°,磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=0-0=0,故选项A正确。

3.C　第一次将线框由位置1平移到位置2,磁感线从线框的同一侧穿入,ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差。第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2,磁感线从线框的另一侧穿入,ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和,故ΔΦ1 <ΔΦ2,选项C正确。

4.D　感应电流产生的条件有两个:一是回路要闭合;二是穿过回路的磁通量发生变化。选项D正确。

5.D　产生感应电流的条件是:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,在A、B、C选项中,导线ab中电流发生变化,穿过cd所在回路的磁通量发生变化,产生感应电流;选项D中,导线ab中电流不变化,穿过cd所在回路的磁通量不变化,不产生感应电流。故选D。

6.C　小磁针会不会偏转取决于B线圈中有没有电流,而B中有没有电流取决于B线圈中的磁通量是否发生变化,当A线圈中电流足够大,但不变化时,B中无感应电流,磁针不会发生偏转,A错;当A线圈闭合开关电流稳定后,穿过线圈B的磁通量不发生变化,所以小磁针也不会发生偏转,故B错;线圈A和电池接通或断开的瞬间,穿过线圈B的磁通量发生变化,所以B中有感应电流,则小磁针会偏转,故C对D错。

7.BD　题图甲中导体AB顺着磁感线运动,穿过闭合电路的磁通量没有发生变化,无感应电流,故选项A错误;题图乙中条形磁铁插入线圈时,线圈中的磁通量增加,拔出线圈时,线圈中的磁通量减少,都有感应电流产生,故选项B正确;题图丙中开关S一直接通时,回路中有恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,螺线管B中的磁通量无变化,不产生感应电流,故选项C错误;题图丙中开关S接通时,滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化,螺线管A产生的磁场变化,螺线管B中的磁通量变化,线圈中产生感应电流,故选项D正确。

能力提升练

1.C　线圈与磁场垂直,穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积,故线圈处于图示位置时磁通量大小为Φ=BS,故A正确;使线圈绕OO'转过60°角,则线圈在垂直磁场方向的投影面积为S,则磁通量大小为BS,故B正确;线圈从初始位置绕OO'转过90°角后,磁通量为0,故C错误;线圈从初始位置绕OO'转过180°角,磁通量变化量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-BS-BS|=2BS,故D正确。

2.B　设初位置时穿过线圈的磁通量为正,则初位置时Φ1=BS sin θ=BS,末位置时Φ2=-BS cos θ=-BS,则线圈磁通量的改变量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BS,故选项B正确。

3.B　产生感应电流的条件是:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,A、C、D选项中,穿过线圈的磁通量均不变化,无感应电流产生,B选项中,穿过线圈的磁通量发生变化,产生感应电流。故B选项正确。

4.D　将线圈向左平移一小段距离,则磁通量减小,产生感应电流,选项A不符合题意;线圈以ab为轴转动(小于90°),磁通量减小,有感应电流产生,故B不符合题意;线圈以ac为轴转动(小于60°),磁通量减小,故有感应电流产生,故C不符合题意;线圈以bd为轴转动(小于60°),磁通量不变,则不产生感应电流,故选项D符合题意。故选D。

5.C　当滑动变阻器滑片向下滑动一小段距离时,电阻变大,导线框MNQP中电流减小,产生的磁场减弱,穿过abcd的磁通量减小,则abcd中有感应电流,故A正确;同理,当滑动变阻器滑片向上滑动一小段距离时,电阻变小,导线框MNQP中电流增大,产生的磁场增强,穿过abcd的磁通量增加,则abcd中有感应电流,故B正确;电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内竖直向上移动一小段距离,穿过abcd的磁通量不变,其中没有感应电流,故C错误;电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时,穿过abcd的磁通量增加,其中有感应电流,故D正确。本题选择错误的,故选C。

6.答案　B=

解析　要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过闭合回路的磁通量不发生变化。

在t=0时刻,穿过闭合回路的磁通量

Φ1=B0S=B0l2

设t时刻的磁感应强度为B,此时穿过闭合回路的磁通量为

Φ2=Bl(l+vt)

由Φ1=Φ2得B=