物理必修 第三册电磁感应现象及应用达标测试

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划时代的发现
“磁生电”的发现：1822年英国物理学家① 产生“由磁产生点”的想法；1831年他发现了“磁生电”现象，这种现象叫作② 。产生的电流叫作③ 。
产生感应电流的条件
1.观察实验，记录数据
根据上图组装实验装置，线圈A、变阻器、开关和电源串联，线圈C两端连接在电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。
2.总结感应电流产生条件：
当穿过闭合导体回路的磁通量⑭ 时，闭合导体回路中就产生⑮ 。
答案：①法拉第 ②电磁感应 ③感应电流 ④指针转动 ⑤磁通量增加 ⑥指针转动 ⑦线圈A上移磁通量减小，线圈A上移后下移磁通量增加。 ⑧指针不动 ⑨磁通量不变 ⑩指针转动 ⑪电阻变大时磁通量减小，电阻变小时磁通量增大 ⑫指针转动 ⑬磁通量减小
⑭发生变化 ⑮感应电流
【方法突破】
1.常见的产生感应电流的三种情况:
2.感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化,所以判断感应电流有无时必须明确以下两点:
(1)明确电路是否为闭合电路;
(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化。
3.判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时,可充分利用磁感线来进行定性判断。即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化。
4.判断电磁感应现象是否发生的一般流程
(1)确定研究的闭合回路;
(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ;
(3)磁通量变化与感应电流的产生
【例】如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路。在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是（ ）
A．磁铁和线圈相对移动时B．磁铁插在线圈内不动
C．线圈不动，磁铁拔出线圈时D．线圈不动，磁铁插入线圈时
【答案】B
【详解】ACD．只要是线圈中的磁通量发生变化，回路中就会由感应电流，指针便会偏转。在线圈不动磁铁插入拔出过程中、磁铁和线圈相对移动的过程中磁通量均发生变化，都有感应电流产生，则电流表指针都能发生偏转，故ACD错误；
B．磁铁放在螺线管中不动时，线圈中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，电流表指针不发生偏转，故B正确。故选B。
【针对训练】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图连接。下列说法正确的是（ ）
A．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
B．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
C．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
【答案】C
【详解】A．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间穿过线圈B的磁通量发生变化，产生感应电流，电流计的指针会发生偏转，A错误；
B．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，穿过线圈B的磁通量发生变化，产生感应电流，电流计的指针会发生偏转，B错误；
CD．电键闭合后，线圈A插入或拔出或滑动变阻器的滑片P加速滑动，都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，产生感应电流，从而电流计指针发生偏转，C正确，D错误；故选C。
【对点检测】
1．下列各场景中闭合线圈里一定产生感应电流的是（ ）
A．彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，两导线中的电流均增大
B．线圈绕平行于匀强磁场的转轴匀速转动
C．线圈平面保持与磁感线垂直，在匀强磁场中向右匀速移动
D．圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大导线中的电流
【答案】A
【详解】A．由安培定则可知，线圈中的磁感应强度垂直纸面向外，两导线中的电流均增大，导致线圈中的磁通量增大，线圈里一定产生感应电流，A正确；
B．线圈绕平行于匀强磁场的转轴匀速转动过程，穿过线圈中的磁通量始终为零，线圈中没有产生感应电流，B错误；
C．线圈平面保持与磁感线垂直，在匀强磁场中向右匀速移动，穿过线圈中的磁通量不变，没有产生感应电流，C错误；
D．圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，由对称性可知，穿过线圈中的磁通量始终为零，故增大导线中的电流，线圈中没有产生感应电流，D错误。故选A。
2．如图所示，矩形线圈abcd位于通电直导线附近，且开始时与导线在同一平面，线圈的两条边与导线平行，下列不能使线圈中产生感应电流的操作是（ ）
A．线圈向右平动
B．线圈向上平动
C．以bc边为轴转过一个角度
D．线圈不动，增大直导线中的电流
【答案】B
【详解】A．当线圈向右移动，逐渐远离线圈，穿过线圈的磁场的磁感应强度减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流，故A不符合题意；
B．当线圈向上平动，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，故B符合题意；
CD．以bc边为轴转过一个小角度，穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流，故C不符合题意；
D．线圈不动，增大直导线中的电流，磁场增大，穿过线圈的磁通量增大，会产生感应电流，故D不符合题意。故选B。
3．如图所示，在探究电磁感应现象的实验中，下列说法中正确的是
A．保持导体棒静止，灵敏电流计指针会偏转
B．让导体棒在磁场中运动，灵敏电流计指针一定会偏转
C．让导体棒在磁场中左右运动，灵敏电流计指针一定会偏转
D．将导线与灵敏电流计“+”接线柱断开，让导体棒在磁场中运动，灵敏电流计指针会偏转
【答案】C
【详解】A．保持导体棒静止，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，从而不会产生感应电流，所以灵敏电流计指针不会偏转。故A错误；
B．让导体棒在磁场中运动，可能是左右运动也可能是上下运动，如果是上下运动，则穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，从而不会产生感应电流，所以灵敏电流计指针不会偏转。故B错误；
C．让导体棒在磁场中左右运动，则穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而会产生感应电流，所以灵敏电流计指针会偏转。故C正确；
D．将导线与灵敏电流计“+”接线柱断开，电路不是闭合电路，不管导体棒在磁场中怎样运动，电路中都不会产生感应电流，灵敏电流计指针不会偏转。故D错误；故选C。
4．如图所示，装置中线圈平面与螺线管垂直，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关，穿过线圈A的磁场方向向右
B．闭合开关，移动滑动变阻器滑片，通过线圈A的磁通量不变
C．开关闭合瞬间，线圈A中有感应电流
D．开关断开的瞬间，线圈A中无感应电流
【答案】C
【详解】A．由安培定则可知，闭合开关，穿过线圈A的磁场方向向左，故A错误；
B．闭合开关，移动滑动变阻器滑片时，穿过螺线管的电流大小改变，穿过线圈A的磁通量改变，故B错误；
CD．开关闭合或断开瞬间，线圈A中磁通量发生变化，会产生感应电流，故C正确，D错误。故选C。
5．如图为法拉第发现电磁感应现象的实验装置示意图，软铁环上绕有两个线圈，下列操作中能观察到灵敏电流计G的指针发生偏转的是（ ）
A．S1处于闭合状态，闭合S2瞬间
B．S2处于闭合状态，闭合S1瞬间
C．S1、S2均处于闭合状态，断开S2瞬间
D．S1、S2均处于断开状态，闭合S2瞬间
【答案】B
【详解】A．S1处于闭合状态，闭合S2瞬间，右侧线圈中磁通量不变，回路中没有感应电流，G的指针不偏转，故A不符合题意；
B．S2处于闭合状态，闭合S1瞬间，右侧线圈中磁通量增大，回路中产生感应电流，G的指针偏转，故B符合题意；
C．S1、S2均处于闭合状态，断开S2瞬间，右侧线圈中磁通量不变，回路中没有感应电流，G的指针不偏转，故C不符合题意；
D．S1、S2均处于断开状态，闭合S2瞬间，右侧线圈中磁通量不变，回路中没有感应电流，G的指针不偏转，故D不符合题意。故选B。
6．在赤道附近的操场上，三位同学用如图所示的装置研究利用地磁场发电的问题，他们把一条电线两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上形成闭合回路两个同学匀速摇动这条电线的一段，另外两位同学在灵敏电流计旁观察指针摆动情况下列说法正确的是（ ）
A．观察到感应电流大小不变
B．当电线在最低点时，观察到感应电流最大
C．为了使指针摆动明显，摇动电线的两位同学站立的方向应沿南北方向
D．为了使指针摆动明显，摇动电线的两位同学站立的方向应沿东西方向
【答案】D
【详解】AB．当导线在最高点和最低点时，导线的速度方向和磁场方向平行，所以此时不产生电流，在匀速摇动这条电线过程中，速度的方向与磁场的方向夹角发生变化，感应电动势大小发生变化，感应电流大小发生变化，故A错误B错误；
CD．由于地球的周围存在磁场，磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学朝东西方向站立，并迅速摇动电线时，导线就会做切割磁感线运动，则电路中就产生了感应电流，故C错误，D正确；
故选D。
7．如图所示，一水平闭合导线框由条形磁铁的S极附近下落，从图中位置1经位置2到达位置3，其中位置2所在平面是跟磁铁中心轴线重合的水平面，位置1和位置3都靠近位置2。则在该过程中（ ）
A．线框从位置1到位置2和从位置2到位置3都有感应电流产生
B．线框从位置1到位置2和从位置2到位置3都没有感应电流产生
C．线框从位置1到位置2有感应电流产生，从位置2到位置3没有感应电流产生
D．线框从位置1到位置2没有感应电流产生，从位置2到位置3有感应电流产生
【答案】A
【详解】线框从位置1到位置2，穿过线框的磁通量减小，从位置2到位置3，穿过线框的磁通量增大，磁通量均有变化，都有感应电流产生，A正确。故选A。
8．如图所示，环形金属软弹簧所处平面与某一匀强磁场垂直，将弹簧沿半径方向向外拉成圆形，则以下措施不能使该金属弹簧中产生电磁感应现象的是（ ）
A．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成方形
B．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成三角形
C．保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成方形
D．保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成三角形
【答案】CD
【详解】AB．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成方形或将弹簧由圆形拉成三角形，环形金属软弹簧围成的面积改变，穿过金属软弹簧的磁通量发生变化会产生感应电流，故AB错误；
CD．环形金属软弹簧围成的面积不变，穿过金属软弹簧的磁通量就不会变化，就不会产生感应电流，故CD正确。故选CD。
9．如图所示，矩形线圈平面与磁场垂直，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90°
B．以ad边为轴转动90°
C．将线圈向下平移
D．将线圈向上平移
【答案】AB
【详解】AB．以bc边为轴转动90°和以ad为轴转动90°的过程，穿过矩形线圈的磁通量都发生变化，由产生感应电流的条件可知，线圈中能产生感应电流，AB正确；
CD．而将线圈上、下平移时，穿过矩形线圈的磁通量均不变，根据产生感应电流的条件可知，线圈中不产生感应电流，CD错误。故选AB。
10．假如月球车登月后要探测一下月球表面是否有磁场，应该怎样进行实验（ ）
A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无
B．将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，若电流表有示数，则判断月球表面有磁场
C．将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，若电流表无示数，则判断月球表面无磁场
D．将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动，月球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零
【答案】BD
【详解】A．直接将电流表放于月球表面，电流表电路是断开的，不能产生感应电流，无法判断有无磁场，故A错误；
B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，线圈中磁通量发生变化，说明月球表面有磁场，故B正确；
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，当线圈运动方向与磁场方向平行时，线圈中也不产生感应电流，所以电流表无示数，不能判断月球表面有无磁场，故C错误；
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈分别以两个相互垂直的边为轴转动，若月球表面有磁场，则穿过线圈平面的磁通量总有一个方向会发生变化，电流表至少有一次示数不为零；若两个方向均不产生感应电流，故可以说明月球表面无磁场．故D正确。故选BD实验步骤
电流表指针是否变化
磁通量变化情况
开关闭合瞬间
④
⑤
闭合开关后上下移动线圈A
⑥
⑦
闭合开关后稳定不动
⑧
⑨
闭合开关后迅速移动滑动变阻器的划片
⑩
⑪
开关断开瞬间
⑫
⑬