高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电磁感应现象及应用精品同步练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电磁感应现象及应用精品同步练习题，共17页。试卷主要包含了实验，下图中能产生感应电流的是等内容，欢迎下载使用。

（一）课前阅读：
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：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：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：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
（二）基础梳理
磁通量的变化
磁通量的变化大致可分为以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图(a)所示．
(2)面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．
(3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．
【典例精析】
例1．如图所示，在条形磁体外面套着一圆环，当圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，圆环所在处的磁感应强度和穿过圆环的磁通量变化的情况是( )
A．磁感应强度和磁通量都逐渐增大
B．磁感应强度和磁通量都逐渐减小
C．磁感应强度先减弱后增强，磁通量先增大后减小
D．磁感应强度先增强后减弱，磁通量先减小后增大
答案 C
解析 当圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，磁感应强度先减弱后增强；磁铁内部磁感线与外部磁感线的总数相等，所以穿过圆环的磁感线条数一定是内部大于外部，则外部磁感线条数越多，总磁通量越小，所以穿过圆环的磁通量先增大后减小．故选C.
例2．如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将( )
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．不能确定
答案 B
解析 线框远离导线时，穿过线框的磁感应强度减小，线框的面积不变，所以穿过线框的磁通量减小．故选B.
二、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．
【典例精析】
例3．(多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是( )
A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动
B．如图乙所示，条形磁体插入或抽出线圈
C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直闭合
D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直闭合，改变滑动变阻器接入电路的阻值
答案 BD
解析 导体棒顺着磁感线运动，没有切割磁感线，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项A错误；条形磁体插入线圈时线圈中的磁通量增加，抽出线圈时线圈中的磁通量减少，都产生感应电流，故选项B正确；开关S一直闭合，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C错误；开关S一直闭合，滑动变阻器接入电路的阻值变化，回路中的电流变化，螺线管A产生的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，产生感应电流，故选项D正确．
例4．(多选)下图中能产生感应电流的是( )
答案 BD
解析 A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流．
1．闭合回路面积S的变化引起磁通量的变化
如图所示，导体做切割磁感线运动使面积发生变化而改变了穿过回路的磁通量。
2．磁感应强度的变化引起磁通量的变化
图甲是通过磁极的运动改变穿过回路的磁通量；图乙是通过改变原线圈中的电流从而改变磁场的强弱，进而改变穿过回路的磁通量。
3．磁场和闭合线圈的夹角发生变化，从而引起磁通量发生变化
如图所示，闭合线圈在匀强磁场中绕轴OO′转动的过程。
实验1 闭合电路的部分导体切割磁感线
如图所示，导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观察电流表的指针，观察是否有感应电流产生。
实验2 向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
如图所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，或从线圈中抽出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针是否偏转。
实验3 模拟法拉第的实验
如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。开关闭合瞬间；开关断开瞬间；开关闭合时，滑动变阻器滑片不动；开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片。观察线圈B中是否有电流产生。
结论
不论用什么方法，不论何种原因，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。

一、单选题
1．探雷器是探测地雷的仪器。手持探雷器的长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化的电流，如果地下埋着金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷，探测器就会报警。这种仪器的工作原理是利用（ ）
A．静电屏蔽B．静电感应C．电磁感应D．电流的磁效应
【答案】C
【解析】线圈产生的磁场在通过导体时，导体会产生电流，从而产生磁场，反过来影响线圈磁通量，从而影响电流的大小，这种现象称为电磁感应，故C项正确，ABD错误。
故选C。
2．1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。某兴趣小组也做了类似实验，他们将一可自由转动的小磁针静置于水平桌面上，将另一直导线水平放置在靠近小磁针正上方的位置，忽略磁偏转角的影响，以下说法中正确的是（ ）
A．将导线沿南北方向放置并通入恒定电流，小磁针一定会发生转动
B．将导线沿东西方向放置并通入恒定电流，小磁针一定会发生转动
C．将导线沿南北方向放置并通入恒定电流，增大导线与小磁针之间的距离，小磁针转动的角度会随之增大
D．把导线沿南北方向放置并通入恒定电流，增大电流，小磁针转动的角度会随之减小
【答案】A
【解析】A．将导线沿南北方向放置并通入恒定电流时，小磁针所在位置的磁场方向沿东向西，所以小磁针一定会转动，故A项正确。
B．将导线沿东西方向放置并通入恒定电流，磁场方向与地磁场方向可能相同，所以小磁针不一定会发生转动，故B项错误。
C．将导线沿南北方向放置并通入恒定电流，增大导线与小磁针之间的距离，小磁针处的磁场强度减小，所以转动的角度会随之减小，故C项错误。
D．把导线沿南北方向放置并通入恒定电流，增大电流，磁场变强，所以小磁针转动的角度会随之增大，故D项错误。
故选A。
3．在科学研究的道路上经常会出现令人惋惜的遗憾。例如，1825年瑞士年轻物理学家科拉顿一个人在研究电磁现象时，实验装置如图所示，为避免磁铁的磁场对小磁针产生影响，他把实验装置放在两个房间，在右边房间里把磁铁反复插入线圈，然后跑到左边房间里观察，结果没有看到小磁针偏转。下列说法中正确的是（ ）
A．该实验线圈中肯定没有电流产生
B．通电导线周围产生磁场的现象叫电磁感应现象
C．科拉顿没看到小磁针偏转，是因为当他跑到另一个房间时，电磁感应过程已经结束
D．科拉顿没看到小磁针偏转，是因为该实验中的磁铁磁性太弱
【答案】C
【解析】B．通电导线周围产生磁场的现象叫电流的磁效应。B错误；
ACD．将磁铁插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流；电流周围存在磁场，故小磁针会发生转动。但当科拉顿跑到另一个房间时，电磁感应过程已经结束，此时穿过线圈的磁通量不变，线圈中没有感应电流，所以小磁针不偏转，C正确，AD错误。
故选C。
4．如图所示，A中线圈有一小缺口，条形磁铁匀速穿过线圈；B中匀强磁场区域足够大，v1>v2；C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方；D中闭合线圈在无限大匀强磁场中加速运动。其中能产生感应电流的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【解析】A．线圈没闭合，无感应电流，A错误；
B．穿过闭合电路的磁通量增大，有感应电流，B正确；
C．导线在线圈某一直径的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流，C错误；
D．穿过闭合线圈的磁通量恒定，无感应电流，D错误。
故选B。
5．如图所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中（范围足够大），有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流（ ）
A．向左平动B．向右平动
C．绕O1O2转动D．向上或向下平动
【答案】C
【解析】ABD．产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量发生变化，当线圈向左、向右、向上、向下等方向平动时穿过线圈的磁通量均不变，不会产生感应电流，ABD错误；
C．当线圈绕O1O2转动时穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，C正确。
故选C。
6．如图甲所示，单匝矩形线圈abcd垂直固定在匀强磁场中、规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。以顺时针方向为电流正方向，以向右方向为安培力正方向，下列关于bc段导线中的感应电流i和受到的安培力F随时间变化的图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【解析】AB．在0~0.5T时间内，向内的磁场减弱，根据楞次定律，可知感应电流为顺时针方向为正，根据法拉第电磁感应定律
SKIPIF 1 < 0
可知感应电动势E1保持不变，因此回路中的电流保持i1不变；在0.5T~T时间内，向内的磁场增强，根据楞次定律，可知感应电流为逆时针方向为负，根据法拉第电磁感应定律
SKIPIF 1 < 0
可知感应电动势E2保持不变且大小为E1的2倍，回路中的电流i2保持不变，且大小为i1的2倍，A错误，B正确；
CD．由左手定则可知，在0~0.5T时间内，bc边所受安培力水平向右为正，在0.5T~T时间内，bc边所受安培力水平向左为负；根据
SKIPIF 1 < 0
可知，在0~0.5T时间内，bc边所受安培力逐渐减小；在0.5T~T时间内，bc边所受安培力逐渐增加，且在0.5T~T时间内安培力的最大值为在0~0.5T时间内最大值的4倍，CD错误。
故选B。
二、多选题
7．实验装置如图所示，在铁芯F上绕着两个线圈A、B。如果线圈A中的电流i和时间t的关系如下图所示，在 SKIPIF 1 < 0 这段时间内，A、B、C、D四种情况中，在线圈B中观察到感应电流的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】BCD
【解析】A．线圈A中通有如A选项图示的电流，产生恒定的磁场，穿过线圈B的磁通量不发生变化，线圈B中无感应电流，故A错误；
B．线圈A中通有如B选项图示的电流，产生变化的磁场，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中有感应电流，故B正确；
C．线圈A中通有如C选项图示的电流，产生变化的磁场，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中有感应电流，故C正确；
D．线圈A中通有如D选项图示的电流，产生变化的磁场，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中有感应电流，故D正确。
故选BCD。
8．如下各图所示，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（ ）
A．B．
C．D．
【答案】BC
【解析】A．能够产生感应电流的条件为闭合回路中的磁通量发生变化，图中磁通量不变，无感应电流，A错误；
B．图中线框磁通量在改变，能产生感应电流，B正确；
C．图中线框磁通量在改变，能产生感应电流，C正确；
D．图中线框磁通量一直为零，无感应电流，D错误。
故选BC。
9．下列各图所描述的物理情境中，能产生感应电流的是（ ）
A．开关S闭合稳定后，线圈N中
B．磁铁向铝环A靠近，铝环A中
C．金属框从A向B运动，金属框中
D．铜盘在磁场中按图示方向转动，电阻R中
【答案】BCD
【解析】A．由闭合电路中产生感应电流的条件可知，开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，A错误；
B．磁铁向闭合的铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流，B正确；
C．金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，C正确；
D．铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，与电阻R构成的闭合回路中就产生感应电流，D正确。
故选BCD。
10．如图所示线圈abcd在足够大磁场区域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
【答案】ACD
【解析】A．若把线圈变成圆形，则线圈的面积发生变化，所以线圈中的磁通量发生变化，线圈中会产生感应电流，故A正确；
B．无论线圈在磁场中匀速还是加速平移，磁通量都不变，不会产生感应电流，故B错误；
C．使磁场增强或减弱，线圈中的磁通量发生变化，会产生感应电流，故C正确；
D．使线圈以过ab的直线为轴旋转，线圈中的磁通量发生变化，会产生感应电流，故D正确。
故选ACD。
11．某学生做观察电磁感应现象的实验时，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，闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流
B．线圈A从线圈B中拔出过程中，有感应电流
C．线圈A停在线圈B中，有感应电流
D．线圈A拔出线圈B的过程中，无感应电流
【答案】AB
【解析】线圈A中有电流通过，电流周围会产生磁场，线圈A插入和拔出线圈B的过程中，穿过线圈B的磁通量会变化，从而产生感应电流，线圈A不动则没有感应电流产生。
故选AB。
12．某学校操场上有如图所示的运动器械，两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上。静止时ab水平且沿东西方向。已知当地的地磁场方向自南向北斜向下与竖直方向成45°。现让ab随链条荡起来，与竖直方向最大偏角为45°，则下列说法正确的是 （ ）
A．当ab棒自南向北经过最低点时，回路中无感应电流
B．当链条与竖直方向成45°时，回路中感应电流为零
C．当ab棒自南向北经过最低点时，回路中有感应电流
D．在ab棒运动过程中，不断有磁场能转化为机械能
【答案】BC
【解析】AC．由于磁场斜向下与竖直方向成45°角，在最低点时ab棒的速度水平向北，ab棒切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，所以回路中有感应电流，故A错误、C正确；
B．链条跟竖直方向夹角为45°角时，链条的运动速度为0，不切割磁感线，感应电流为0，故B正确；
D．在ab棒运动的过程中，不断有机械能转化为电能，故D错误。
故选BC。
课程标准
学习目标
了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
1.知道什么是电磁感应现象.
2.通过实验探究感应电流产生的条件.
3.了解电磁感应现象的应用．
一、划时代的发现
1．“电生磁”的发现：1820年，奥斯特发现了电流的磁效应．
2．“磁生电”的发现
1831年，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．
【拓展补充】
如图所示，条形磁体A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表G的指针 (选填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁体A在线圈B中保持不动，电流表G的指针 (选填“不偏转”或“偏转”)．
答案 偏转 不偏转
二、产生感应电流的条件
1．实验：探究感应电流产生的条件
探究一：如图甲实验中，让导体棒在磁场中保持相对静止时或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合回路中都没有电流，当导体ab做切割磁感线运动时，闭合回路中有电流产生．
探究二：如图乙，当线圈A的电流不变时，线圈B所在的回路中没有电流产生；当线圈A的电流变化时，线圈B所在回路中就有了电流．
2．产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流．
【即学即练】
判断下列说法的正误.
(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．( × )
(2)穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈内部就一定有感应电流产生．( √ )
(3)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流．( √ )
(4)不论电路是否闭合，只要电路中磁通量发生变化，电路中就有感应电流．( × )
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．
【拓展补充】法拉第用过的线圈
法拉第对科学的热爱以及对科学研究持之以恒、坚韧不拔的态度是他获得巨大成就的重要原因之一。