物理必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步3 电磁感应现象及应用导学案

第十三章　电磁感应与电磁波初步

3　电磁感应现象及应用

基础过关练

题组一　认识电磁感应现象

1.(2023浙江宁波联考)下列现象中,属于电磁感应现象的是 (　　)

A.通电线圈在磁场中转动

B.闭合线圈在磁场中运动而产生电流

C.磁铁吸引小磁针

D.小磁针在通电导线附近发生偏转

题组二　探究感应电流产生的条件

2.(2023湖北十堰联合体联考)如图所示,将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端连到电流表上,把线圈A装在线圈B的里面。下列说法正确的是              (　　)

A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流表指针偏转

B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,电流表指针均不会偏转

C.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,电流表指针均会偏转

D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流表指针才会偏转

题组三　感应电流有无的判断

3.(2022辽宁辽河油田第二高级中学月考)如图所示,一金属圆线圈和一条形磁铁的中轴线在同一竖直平面内,下列情况中能使线圈中产生感应电流的是              (　　)

A.将磁铁竖直向上平移

B.将磁铁水平向右平移

C.使磁铁在图示的平面内N极向上、S极向下转动

D.将磁铁的N极转向纸外,S极转向纸内

4.(2023河南商丘名校联考)如图所示,通以电流I的直导线MN固定在竖直位置,且与导线框abcd在同一平面内,则下列情况下导线框中不能产生感应电流的是              (　　)

A.平移到位置Ⅱ

B.以MN为轴转到位置Ⅲ

C.以bc为轴转到位置Ⅱ

D.平移到以MN为对称轴的位置Ⅲ

5.(2022山东青岛第二中学期中)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.用一节干电池做电源,小磁针不偏转,用十节干电池做电源,小磁针会偏转

B.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,小磁针不偏转

6.(2023山东日照校际联考)下列四幅图所描述的情境,能够产生感应电流的是              (　　)

甲 乙 丙 丁

A.甲图中,线圈与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁

B.乙图中,线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向运动

C.丙图中,条形磁铁快速穿过有缺口的线圈

D.丁图中,线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动

7.(2023湖北黄冈中学期中)如图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流,下列办法中可行的是              (　　)

A.将线框向左平移一段距离

B.线框以ab边为轴转动(小于90°)

C.线框以ad边为轴转动(小于60°)

D.线框以bc边为轴转动(小于60°)

8.(2023黑龙江大庆铁人中学期中)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。当t=0时,磁感应强度大小为B0,此时MN到达的位置恰好使MDEN为边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,则:

(1)磁感应强度B应随时间t增大还是减小?

(2)从t=0开始,磁感应强度B与t应满足的关系式。

题组四　电磁感应现象的应用

9.主持节目、演唱常用到话筒,其中有一种动圈式话筒,其工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是              (　　)

A.该话筒是根据电流的磁效应工作的

B.该话筒是根据电磁感应原理工作的

C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量会改变

D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电流

10.随着生产技术的提高,现在我国自主生产的汽车中都配置了一种先进的制动系统——防抱死制动系统(ABS)。它有一个自动控制刹车系统的装置,原理如图,铁质齿轮P与车轮同步转动,它的右侧有一个绕有线圈的磁体,M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时,线圈中会产生感应电流。则下列有关ABS的说法正确的是              (　　)

A.汽车防抱死制动系统(ABS)正常工作时,汽车车轮一直在滑动

B.齿轮P从图示位置沿顺时针方向转过α角的过程中,穿过线圈的磁通量增大

C.当汽车静止时,齿轮被磁化,穿过线圈的磁通量最大,线圈中产生的感应电流最大

D.当齿轮靠近线圈时被磁化,使穿过线圈的磁通量增大,线圈中产生感应电流

答案与分层梯度式解析

第十三章　电磁感应与电磁波初步

3　电磁感应现象及应用

基础过关练

1.B　通电线圈在磁场中转动是由于受到磁场力的作用,不是电磁感应现象,A错误;闭合线圈在磁场中运动时,若穿过闭合回路的磁通量发生变化,回路中会产生感应电流,是电磁感应现象,B正确;磁铁吸引小磁针属于磁现象,不是电磁感应现象,C错误;小磁针在通电导线附近发生偏转属于电流的磁效应,不是电磁感应现象,D错误。

2.AC　开关闭合后,线圈A插入或拔出时,穿过线圈B的磁通量都会发生变化,都会产生感应电流,电流表指针都会偏转,故A正确;线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,穿过线圈B的磁通量都会发生变化,都会产生感应电流,电流表指针都会偏转,故B错误,C正确;开关闭合后,只要滑动变阻器的滑片P移动,不论速度如何变化,穿过线圈B的磁通量都会变化,都会有感应电流产生,电流表指针都会偏转,故D错误。

3.D　磁铁在图中位置时,从N极到S极的磁感线与线圈平面平行,穿过线圈的磁通量为零,磁铁竖直向上平移、水平向右平移、在图示平面内转动时,穿过线圈的磁通量均没有发生变化,线圈中没有感应电流,选项A、B、C错误;磁铁N极转向纸外,S极转向纸内时,穿过线圈的磁通量发生了变化,满足产生感应电流的条件,选项D正确。

4.B　感应电流产生的条件为:穿过闭合回路的磁通量发生变化。线框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ的过程中,穿过线框的磁通量减小,会产生感应电流,A错误;以MN为轴转到位置Ⅲ的过程中,线框经过的位置磁感应强度大小不变,磁场始终与线框垂直,穿过线框的磁通量不变,不会产生感应电流,B正确;以bc为轴转到位置Ⅱ,穿过线框的磁通量发生改变,会产生感应电流,C错误;平移到以MN为对称轴的位置Ⅲ,穿过线框的磁通量先变大再变小再反向增大,会产生感应电流,D错误。

5.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穿过B线圈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,小磁针不会发生偏转,A错误;当闭合开关电流稳定后,穿过线圈B的磁通量不发生变化,B中无感应电流,小磁针不会发生偏转,与线圈B的匝数多少无关,B错误;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,B中有感应电流,则小磁针会偏转,C正确,D错误。

6.D　甲图中,穿过线圈的磁通量始终为零,不产生感应电流,A错误;乙图中,线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向运动,穿过线圈的磁通量始终最大,保持不变,不产生感应电流,B错误;丙图中不是闭合回路,无法产生感应电流,C错误;丁图中,线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动,穿过闭合回路的磁通量发生变化,产生感应电流,D正确。

7.ABC　产生感应电流的条件为穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。将线框向左平移一段距离,穿过线框的磁通量减少,线框中产生感应电流,A正确;当线框以ab边为轴转动时(小于90°),穿过线框的磁通量减少,线框中将产生感应电流,B正确;当线框以ad边为轴转动时(小于60°),穿过线框的磁通量减少,线框中产生感应电流,C正确;当线框以bc边为轴转动时(小于60°),穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积),线框中无感应电流,D错误。

8.答案　(1)减小　(2)B=

解析　(1)金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动时,为使MN棒中不产生感应电流,必须使穿过MDEN回路的磁通量保持不变,故磁感应强度B应随时间t减小。

(2)在t=0时刻,穿过闭合回路的磁通量Φ1=B0S=B0l2

t时刻穿过闭合回路的磁通量为Φ2=Bl(l+vt)

由Φ1=Φ2得B=

9.BC　当声波使膜片前后振动时,穿过金属线圈的磁通量会改变,线圈中产生感应电流,将声音信号转换为电信号,该话筒是根据电磁感应原理工作的,故A、D错误,B、C正确。

10.D　汽车防抱死制动系统(ABS)正常工作时,不停地刹车、放松,类似机械的“点刹”,能防止汽车紧急刹车时因车轮被抱死而方向失控发生侧滑,A错误;齿轮P从图示位置沿顺时针方向转过α角的过程中,穿过线圈的磁通量先减小,后增大,B错误;当汽车静止时,齿轮被磁化,穿过线圈的磁通量不变,线圈中没有感应电流,C错误;当齿轮靠近或远离线圈时被磁化,穿过线圈的磁通量增大或减小,线圈中产生感应电流,D正确。