物理必修 第三册3 电磁感应现象及应用优秀当堂检测题

13.3  电磁感应现象及应用

【物理核心素养】

物理观念：培养学生“电生磁”“磁生电”的相互作用观念，使电和磁建立起了相互的联系。

科学思维：经历各种实验现象，学会通过现象，分析、归纳事物本质特征的科学思想方法实验观察能力与逻辑思维能力在科学探究过程中的重要作用。

科学探究：经历感应电流产生条件的探究活动，提高学生的分析、论证能力。

科学态度与责任：通过“磁生电”的物理学史学习使学生感悟到科学发现的艰辛和辩证的思维方法。

【教学重难点】

教学重点：通过实验观察和试探探究，总结感应电流的产生条件。

教学难点：感应电流产生条件的实验探究、理论分析，以及几个实验之间的逻辑关系。

一、划时代的发现

1．“电生磁”的发现

1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．

2．“磁生电”的发现

1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．

3．电磁感应

法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流．

二、产生感应电流的条件

1．实验：探究感应电流产生的条件

(1)实验一：如图所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中        电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中        电流产生．(均选填“有”或“无”)

(2)实验二：如图所示，当条形磁体插入或拔出线圈时，线圈中        电流产生，但条形磁体在线圈中静止不动时，线圈中        电流产生．(均选填“有”或“无”)

(3)实验三：如图所示，将小线圈A插入大线圈B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中        电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中        电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中        电流通过．(均选填“有”或“无”)

(4)归纳总结：

实验一中：导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流．

实验二中：磁体插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流．

实验三中：开关闭合、断开或滑动变阻器的滑动触头移动时，小线圈A中电流变化，从而引起穿过大线圈B的磁通量变化，产生了感应电流．

三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化．

答案　(1)有　无　(2)有　无　(3)有　有　无

2．感应电流产生条件的理解

不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然会产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化．

三、电磁感应现象的应用

生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的．

【经典例题1】下列四幅图所描述的情境，能够产生感应电流的是（　　）

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

【变式训练1】法拉第在研究电磁感应时用过的线圈如图甲所示，其工作原理如图乙所示，开关S闭合瞬间（　　）

A．线圈中磁通量减少，电流表指针偏转

B．线圈中磁通量增加，电流表指针偏转

C．线圈中磁通量增加，电流表指针不偏转

D．线圈中磁通量减少，电流表指针不偏转

【经典例题2】下列情况能产生感应电流的是（　　）

A．如图（a）所示，导体AB顺着磁感线运动

B．如图（b）所示，条形磁铁插入线圈中不动时

C．如图（c）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（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器阻值时

【变式训练2】如图甲所示，有一节能电梯中加装了“钥匙扣”接触区装置，人进入电梯以后必须要用图乙所示的带绝缘外壳“钥匙扣”接触“钥匙扣”接触区，就会听到“嘟”的一声解锁成功，然后再按楼层的数字键才会响应。图丙是“钥匙扣”接触区装置拆开后露出的一个由漆包线绕成的一个多匝矩形线圈，根据以上情景，你认为利用“钥匙扣”接触区装置解锁主要应用了什么物理原理（　　）

A．电流的磁效应 B．通电导线在磁场中受到安培力作用

C．电磁感应 D．电流的热效应

题组A  基础过关练

1．如图所示，下列矩形线框在无限大的匀强磁场中运动，则能够产生感应电流的是（　　）

A． B．

C． D．

2．线圈在长直导线电流的磁场中做如图所示的运动：①向下平动；②绕轴转动；③垂直于纸面向纸外平动；④向上平动（线圈有个缺口）。则线圈中没有感应电流的是（　　）

A．① B．② C．③ D．④

3．如图所示，通以电流的直导线固定在竖直位置上，且与导线框在同一平面内，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．以为转轴转到位置Ⅲ

C．以为转轴转到位置Ⅱ D．平移到以为对称轴的位置Ⅲ

4．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

5．为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现横梁绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（　　）

A．若其他条件相同，磁铁接近A环越快，A环中产生的感应电动势就越大

B．若其他条件相同，而将磁铁的N极接近B环，则横梁将绕支点沿逆时针（俯视）方向转动

C．无论磁铁靠近A环或B环，相应环中都有焦耳热产生

D．若磁铁N极靠近A环，沿磁铁运动方向观察，A环会有沿环顺时针方向的感应电流

6．如图所示为一水平放置的条形磁铁，一闭合线框abcd位于磁铁的左端，线框平面始终与磁铁的上表面垂直，并与磁铁的端面平齐。当线框由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ时，穿过线框的磁通量变化情况为 （　　）

A．不发生变化 B．先减少后增加

C．先增加后减少 D．不能确定

题组B  能力提升练

7．如图所示，是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下情况中有感应电流产生的是（　　）

A．将abcd向纸外平移 B．将abcd向上平移

C．将abcd以cd为轴转动60° D．将abcd以ab为轴转动60°

8．如图所示，在纸面内放有一磁铁和一圆形导线圈，下列情况线圈中能产生感应电流的是（　　）

A．将磁铁在纸面内向上平移

B．将磁铁在纸面内向右平移

C．将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动

D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内

9．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，下列办法中不可行的是（　　）

A．将线框向左拉出磁场

B．以ab边为轴转动（小于90°）

C．以ad边为轴转动（小于60°）

D．以bc边为轴转动（小于60°）

10．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

11．下列现象属于电磁感应现象的是（　　）

A．通电导线在磁场中受到力的作用，作用力方向由左手定则判定

B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流

C．一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性，如插在通电螺线管中的软铁棒被磁化

D．通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场

12．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

13．如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是（　　）

A．ab向右运动，同时使减小

B．使磁感应强度B减小，角同时也减小

C．ab向左运动，同时减小磁感应强度B

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和角（）

14．如图所示，面积为S的矩形线框处在足够大的匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，磁感应强度大小为B。现使线框以边为轴，从图示位置开始匀速转动，下列说法正确的是（　　）

A．转动过程线框中一直没有感应电流

B．转过角时，穿过线框的磁通量为

C．转过角时，穿过线框的磁通量为0

D．转过角过程中，穿过线框的磁通量变化量为

题组C  培优拔尖练

15．穿过闭合回路的磁通量发生变化时就能产生感应电流。如图所示，竖直平面内一矩形导线框向下运动，穿过有上下边界且方向水平的匀强磁场区域，经过P、M、N三个位置时没有感应电流的是（　　）

A．M位置 B．P位置 C．N位置 D．都没有

16．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

17．在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，用灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”和“拔出”磁铁，使线图中产生感应电流，记录实验过程中的相关信息，就可以分析得出感应电流方向遵循的规律。下图为某同学的部分实验记录，分别标出不同情况下磁铁的N极，S极的运动方向以及感应电流的方向。下列判断正确的是（　　）

A．在图甲所示的实验过程中，感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相同

B．在图乙所示的实验过程中，感应电流的磁场阻碍磁铁磁场的磁通量增大

C．这组实验可以说明，感应电流的方向由磁铁的磁场方向决定

D．这组实验可以说明，感应电流的磁场方向由磁铁的运动方向决定

18．在矩形空间abcd内有水平方向的匀强磁场，矩形的ab边和cd边水平，两边相距为l，高为h（h<l）的正三角形闭合金属框ABC从一定高度开始下落穿过磁场区，下落时ABC平面保持竖直且AB边始终水平，如图所示。则下列过程中金属框中始终有感应电流的是（　　）

A．金属框下落过程中

B．金属框的AB边在磁场中运动的过程中

C．从金属框AB边出磁场到金属框完全离开磁场的过程中

D．在金属框穿过磁场过程中

19．下列操作中能使如图所示的三种装置产生感应电流的是（　　）

A．在如图甲所示的装置中，使导体棒AB顺着磁感线运动

B．在如图乙所示的装置中，使条形磁铁插入或拔出线圈

C．在如图丙所示的装置中，使小螺线管A插入大螺线管B中不动，并使开关S一直接通

D．在如图丙所示的装置中，使小螺线管A插入大螺线管B中不动且使开关S一直接通，迅速移动滑动变阻器的滑片

20．如图所示，MN为通电直导线，abcd是在它旁边的闭合金凤框，欲使abcd金属框中有感应电流产生，下列正确的做法可以是（　　）

A．使直导线MN中的电流减小

B．使线框abcd在纸面内竖直向上运动

C．使线框abcd在纸面内水平向左运动

D．使线框abcd以直导线MN为轴匀速转动