高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第2节 电磁感应现象及其应用综合训练题

第2节　电磁感应现象及其应用

课后篇素养形成

合格考达标练

1.关于磁通量,下列说法中正确的是(　　)

A.穿过某一面积的磁通量为零,该处磁感应强度的大小为零

B.磁场中磁感应强度大的地方,磁通量一定很大

C.在磁场中所取平面的面积增大,磁通量可能减小

D.在磁场中所取平面的面积增大,磁通量总是增大

解析穿过某个面的磁通量是指垂直穿过该面的磁感线的净条数,C项正确。

答案C

2.关于电磁感应现象,下列说法中正确的是(　　)

A.闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生

B.闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流

C.穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流

D.只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就一定有感应电流产生

解析产生感应电流的条件:(1)闭合电路;(2)磁通量Φ发生变化,两个条件缺一不可。

答案C

3.如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是(　　)

解析选项A是用来探究影响安培力大小的因素的实验;选项B是研究电磁感应现象的实验,观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流;选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验;选项D是奥斯特实验,证明通电导线周围存在磁场。

答案B

4.(2021福建福州检测)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.线圈不动,磁铁插入线圈

B.线圈不动,磁铁从线圈中拔出

C.磁铁不动,线圈上、下移动

D.磁铁插在线圈内不动

解析产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化,线圈和电流表已经组成闭合回路,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就产生感应电流,电流表指针就偏转。在选项A、B、C三种情况下,线圈和磁铁发生相对运动,穿过线圈的磁通量发生变化,产生感应电流;而当磁铁插在线圈中不动时,线圈中虽然有磁通量,但磁通量不变化,不产生感应电流。

答案D

5.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内。线圈由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ,且位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ。在这个过程中,线圈中的磁通量              (　　)

A.增大 B.减小

C.先增大,后减小 D.先减小,后增大

解析磁铁产生的磁场如图所示,线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,磁感线穿过线圈的条数减少,故向上的磁通量减小,线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中,线圈内穿过的向下的磁通量增大,故磁通量是先减小后增大,故D正确,A、B、C错误。

答案D

6.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是(　　)

解析产生感应电流的条件是穿过线圈的磁通量发生变化,选项B符合要求。

答案B

7.某学生做“探究感应电流的产生条件”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,当他闭合、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、负极接反

C.线圈B的接头3、4接反

D.蓄电池的正、负极接反

解析应在蓄电池电路中加开关,通、断开关时才会有变化的电流。题图中把开关接入线圈B的电路中,对电流的变化不起作用。选项A正确。

答案A

等级考提升练

8.

如图所示,一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内,螺线管的中心线恰好和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流,可采用的方法为(　　)

A.使螺线管在线圈a所在平面内转动

B.使螺线管上的电流发生变化

C.使线圈以MN为轴转动

D.使线圈以与MN垂直的直径为轴转动

解析题图所示位置,线圈a所在平面与磁感线平行,穿过线圈的磁通量为零,当按A、B、C所述方式变化时,线圈a所在平面仍与磁感线平行,磁通量不变,不产生感应电流;按D所述方式变化时,由于线圈与磁场夹角变化引起磁通量变化,能够产生感应电流,故选D。

答案D

9.(多选)如图所示,线圈abcd在磁场区域ABCD中,下列哪种情况下线圈中有感应电流产生(　　)

A.把线圈变成圆形(周长不变)

B.使线圈在磁场中加速平移

C.使磁场增强或减弱

D.使线圈以过ab的直线为轴旋转

解析把线圈变成圆形(周长不变),线圈面积变大,线圈中磁通量增大,线圈中有感应电流产生,故A项正确;使线圈在磁场中加速平移,线圈中磁通量不变,线圈中没有感应电流产生,B错误;磁场增强或减弱,线圈中磁通量增大或减小,线圈中有感应电流产生,故C项正确;使线圈以过ab的直线为轴旋转,线圈在磁场中的有效面积变化,线圈中磁通量变化,线圈中有感应电流产生,故D项正确。

答案ACD

10.安检人员用手持金属探测器检查乘客,当探测线圈靠近金属物体时,在金属探测器中就会产生电流,如果能检测出这种变化,就可以判定探测线圈附近有金属物体了。下列选项中能反映出金属探测器工作原理的是              (　　)

解析探测器靠近金属物体时,相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线,从而产生了电流。选项B是导体棒切割磁感线,选项C是通电导体在磁场中受力运动,选项A、D是电流的磁效应。综上所述,选项B正确。

答案B

11.

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)。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P的磁通量将减小,回路中会有感应电流产生。

答案C

12.如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B1=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1 cm。现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C,圆心均在O处,A线圈半径为1 cm,1匝;B线圈半径为2 cm,1匝;C线圈半径为0.5 cm,2匝。问:

(1)在磁感应强度减为B2=0.4 T的过程中,A和B中磁通量各改变多少?

(2)保持B1=0.8 T不变,在磁场方向转过30°角的过程中,C中的磁通量改变多少?

解析(1)设圆形磁场区域的半径为R,对A线圈有Φ1=B1πR2,Φ2=B2πR2,磁通量的改变量ΔΦA=|Φ2-Φ1|=(0.8-0.4)×3.14×(10-2)2 Wb=1.256×10-4 Wb。穿过B线圈的磁感线条数和穿过A的磁感线条数相同,即B的磁通量和A的磁通量相同,所以ΔΦB=ΔΦA=1.256×10-4 Wb。

(2)设C线圈的半径为r,θ表示磁场方向转过的角度,则Φ3=B1πr2,Φ4=B1πr2cos θ,磁通量的改变量ΔΦC=|Φ4-Φ3|=B1πr2(1-cos 30°)=6.7×10-5 Wb。

答案(1)1.256×10-4 Wb　1.256×10-4 Wb　

(2)6.7×10-5 Wb