人教版 (2019)必修 第三册3 电磁感应现象及应用随堂练习题

这是一份人教版 (2019)必修 第三册3 电磁感应现象及应用随堂练习题，共9页。

[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．(多选)许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献．下列表述中正确的是( )
A．卡文迪许测出引力常数
B．法拉第发现电磁感应现象
C．安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式
D．库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
ABD [解答本题时可按以下流程分析：
eq \x(卡文迪许)―→eq \x(扭秤实验测定引力常数G)―→eq \x(A正确)
eq \x(法拉第)―→eq \x(研究“磁生电”现象)―→eq \x(B正确)
eq \x(洛伦兹)―→eq \x(洛伦兹力公式F＝qvB)―→eq \x(C错误)
eq \x(库仑)―→eq \x(归纳总结库仑定律)―→eq \x(D正确)]
2．如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直面内有一根通电直导线CD，已知CD∥AB.当CD竖直向上平移时，电流的磁场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
C [由于CD位于AB的正上方，根据安培定则可知，CD产生的磁感线在以AB为直径的圆内穿入和穿出的条数相同，所以不管电流怎么变化，下面圆内部的磁通量始终为0.]
3．如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是( )
A．螺线管中不会产生感应电流
B．螺线管中会产生感应电流
C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流
D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流
B [螺线管所在的回路是闭合的，当条形磁铁向螺线管靠近时，穿过闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流．]
4．(多选)如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，且“井”字形回路中有感应电流通过，则可能( )
A．v1＞v2 B．v1＜v2
C．v1＝v2 D．无法确定
AB [只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过“井”字形回路的磁通量就会发生变化，闭合回路中就会产生感应电流．故选项A、B正确．]
5．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，则线框中不产生感应电流的时间应等于( )
A.eq \f(d,v) B.eq \f(l,v)
C.eq \f(d－l,v) D．eq \f(d－2l,v)
C [当线框刚刚完全进入磁场时至线框刚刚出磁场时，通过线框的磁通量不发生变化，线框中不会产生感应电流，则线框中不产生感应电流的时间为eq \f(d－l,v)，C正确．]
6．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，使滑动变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
A [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．滑动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，会产生感应电流．故选A.]
二、非选择题(14分)
7．边长l＝10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，如图所示．磁感应强度随时间变化的规律为B＝2＋3t(T)，则第3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
[解析] 第3 s内就是从2 s末到3 s末，所以2 s末时磁感应强度为
B1＝(2＋3×2) T＝8 T
3 s末时的磁感应强度为
B2＝(2＋3×3) T＝11 T
所以ΔΦ＝ΔBS＝(11－8)×0.12 Wb＝3×10－2 Wb.
[答案] 3×10－2 Wb
[能力提升练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．如图所示，两直导线中通以相同的电流I，矩形线圈位于两导线之间的实线位置Ⅰ，穿过线圈的磁通量为Φ.已知虚线位置Ⅱ与实线位置Ⅰ关于右边的直导线对称，虚线位置Ⅲ与两直导线的距离相等，虚线位置Ⅳ和虚线位置Ⅴ关于左边直导线对称，且与左边直导线的距离和实线位置Ⅰ与右边直导线的距离相等．现将线圈由实线位置移到图示各个虚线位置，则( )
A．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小不变
B．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ
C．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化为零
D．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小不变
B [将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小发生变化，选项A错误；虚线位置Ⅲ在两导线之间且距离两直导线的距离相等，磁通量为零，将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ，选项B正确；题图示虚线位置Ⅳ的磁场方向垂直纸面向里，而实线位置Ⅰ的磁场方向垂直纸面向外，两个位置磁通量大小相等，所以将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化大小为2Φ，选项C错误；将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小发生变化，选项D错误．]
2．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( )
A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
C [四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，线圈按A、B、D三种情况移动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零，不变，线框中不产生感应电流；C中线圈转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确．]
3．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
C [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，选项C正确．]
4．(多选)如图所示，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中可能的是( )
A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开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，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
AD [回路A中有电源，当S1闭合后，回路中有电流，产生磁场，回路B中有磁通量．在S1闭合或断开的瞬间，回路A中的电流从无到有或从有到无，产生的磁场发生变化，从而使穿过回路B的磁通量发生变化，此时若S2是闭合的，则回路B中有感应电流，电流计指针偏转，所以选项A、D正确．]
5．(多选)如图所示，在同一平面上有两条相互垂直且彼此绝缘的长通电直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的圆形闭合线圈在四个象限中完全对称放置，两条长直导线中电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两条导线中的电流都开始增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是( )
A．线圈a中无感应电流
B．线圈b中有感应电流
C．线圈c中有感应电流
D．线圈d中无感应电流
CD [根据安培定则可判断出两通电直导线的磁场方向，线圈a中磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中合磁通量为零，当导线中电流增大时，线圈a、c中合磁通量增大，有感应电流产生，线圈b、d中合磁通量为零，无感应电流产生，故选项A、B错误，C、D正确．]
6．在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电源构成闭合电路，假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内，a、b、c三个闭合金属圆环的位置如图所示．当滑动变阻器的滑片滑动时，能产生感应电流的圆环是( )
A．a、b B．b、c
C．a、c D．a、b、c
A [当滑动变阻器的滑片滑动时，电路中电流发生变化，从而引起闭合铁芯中的磁场变化，穿过a、b两圆环的磁通量随之变化，有感应电流产生，而c环中有两股铁芯同时穿过，穿入和穿出c环的磁通量始终相等，合磁通量为零，所以c中不能产生感应电流，选项A正确．]
二、非选择题(14分)
7．矩形线框abcd的两边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，如图所示，初位置时线框平面与B平行．求：
(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？
(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，穿过线框的磁通量Φ为多少？这一过程中穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
[解析] (1)线框在初始位置时，线框平面与磁场平行，有效面积为零，则Φ0＝0.
(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，线框与B的夹角为60°，则：
Φ＝B·Ssin 60°＝eq \f(\r(3),2)BS＝eq \f(\r(3),2)Bl1l2
ΔΦ＝Φ－Φ0＝eq \f(\r(3),2)Bl1l2.
[答案] (1)0 (2)eq \f(\r(3),2)Bl1l2 eq \f(\r(3),2)Bl1l2