2018版高二物理人教版选修3-2学业分层测评：第4章 1 划时代的发现 2 探究感应电流的产生条件

学业分层测评(一)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是()
A．位于磁场中的闭合线圈一定会产生感应电流
B．闭合线圈平行磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流
C．穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，一定能产生感应电流
D．闭合线圈垂直磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流
【解析】位于磁场中的闭合线圈，只有磁通量发生变化，才一定会产生感应电流，故A错误；闭合线圈平行磁感线运动时，闭合电路中磁通量没有变化，则闭合电路中就没有感应电流，故B错误；穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，磁通量一定发生变化，则闭合电路中就有感应电流，故C正确；导体做切割磁感线运动，不一定有感应电流产生，只有当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时才有感应电流产生，故D错误．
【答案】 C
2．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是()
【导学号：05002003】
【解析】选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验；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
3．如图4-1-13所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，图示虚线右侧匀强磁场区域足够大，下述过程中能使线圈产生感应电流的是()
图4-1-13
A．以bc边为轴转动45°
B．以ad边为轴转动45°
C．将线圈向下平移
D．将线圈向上平移
【解析】如果线圈以bc边为轴转动45°，边ad还未到达分界面，穿过线圈的磁通量不会发生变化，A错误；如果线圈以ad边为轴转动，线圈在垂直于磁场方向上的投影面积减小，穿过线圈的磁通量发生变化，故选项B正确；如果将线圈向下或向上平移，穿过线圈的磁通量不发生变化，故线圈中不产生感应电流，C、D错误．
【答案】 B
4．关于磁通量，下列说法中正确的是()
A．磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量
B．磁通量越大，磁感应强度越大
C．通过某一面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零
D．磁通量就是磁感应强度
【解析】磁通量是标量，故A不对；由Φ＝BS
⊥可知Φ由B和S
⊥
两个因
素决定，Φ较大，有可能是由于S
⊥
较大造成的，所以磁通量越大，磁感应强度
越大是错误的，故B不对；由Φ＝BS
⊥可知，当线圈平面与磁场方向平行时，S
⊥
＝0，Φ＝0，但磁感应强度B不为零，故C对；磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D不对．
【答案】 C
5．如图4-1-14所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，穿过它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法正确的是()
【导学号：05002004】
图4-1-14
A．Φa＜Φb＜Φc
B．Φa＞Φb＞Φc
C．Φa＜Φc＜Φb
D．Φa＞Φc＞Φb
【解析】当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈的向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此根据合磁通量的计算方法，应该是Φa＞Φb＞Φc，选项B正确．【答案】 B
6．(多选)如图4-1-15所示，下列情况能产生感应电流的是()
图4-1-15
A．如图(甲)所示，导体棒AB顺着磁感线运动
B．如图(乙)所示，条形磁铁插入或拔出线圈时
C．如图(丙)所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图(丙)所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时
【解析】A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B正确；C中开关S一直接通，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C错；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故D正确．
【答案】BD
7．如图4-1-16所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是()
【导学号：05002005】
图4-1-16
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
【解析】线圈中通以恒定电流时，铜环a处磁场不变，穿过铜环的磁通量不变，铜环中不产生感应电流．滑动变阻器滑片移动或开关断开时，线圈中电流变化，铜环a处磁场变化，穿过铜环的磁通量变化，会产生感应电流．故选A.
【答案】 A
8．边长l＝10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，如图4-1-17所示．磁感应强度随时间变化的规律为B＝2＋3t(T)，则第3 s 内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
图4-1-17
【解析】第3 s内就是从2 s末到3 s末，所以2 s末时磁感应强度为
B1＝(2＋3×2) T＝8 T
3 s末时的磁感应强度为
B2＝(2＋3×3) T＝11 T
所以ΔΦ＝ΔBS＝(11－8)×0.12 Wb＝3×10－2 Wb.
【答案】3×10－2 Wb
[能力提升]
9．如图4-1-18所示，两直导线中通以相同的电流I，矩形线圈位于两导线之间的实线位置Ⅰ，穿过线圈的磁通量为Φ.已知虚线位置Ⅱ与实线位置Ⅰ关于右边的直导线对称，虚线位置Ⅲ与两直导线的距离相等．虚线位置Ⅳ和虚线位置Ⅴ关于左边直导线对称，且与左边直导线的距离和实线位置Ⅰ与右边直导线的距离相等．现将线圈由实线位置移到图示各个虚线位置，则()
【导学号：05002006】
4-1-18
A．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小不变
B．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ
C．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化为零
D．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小不变
【解析】将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小发生变化，选项A错误．虚线位置Ⅲ在两导线之间且距离两直导线的距离相等，磁通量为零，将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ，
选项B 正确．题图示虚线位置Ⅳ的磁场方向垂直纸面向里，而实线位置Ⅰ的磁场方向垂直纸面向外，两个位置磁通量大小相等，所以将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化大小为2Φ，选项C 错误．将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小发生变化，选项D 错误．
【答案】 B
10．如图4-1-19所示，一有限范围的匀强磁场的宽度为d ，将一边长为l 的正方形导线框由磁场边缘以速度v 匀速地通过磁场区域，若d >l ，则在线框通过磁场区域的过程中，不产生感应电流的时间为( )
【导学号：05002007】
图4-1-19
A.d v
B.l v
C.d －l v
D.d －2l v
【解析】 线框完全进入磁场后，磁通量不变化，线框中无感应电流，当线框进入、离开磁场时，磁通量变化，都会产生感应电流，故不产生感应电流的距
离为d －l ，时间为t ＝d －l v .
【答案】 C
11．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图4-1-20所示．它们是：①电流计 ②直流电源 ③带铁芯的线圈A ④线圈B ⑤开关 ⑥滑动变阻器
图4-1-20
(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．
(2)怎样才能使线圈B 中有感应电流产生？试举出两种方法．
【解析】(1)如图所示．
(2)将断开的开关闭合；将闭合的开关断开；闭合开关后，改变滑动变阻器滑片的位置；闭合开关后，将线圈A插入线圈B；闭合开关后，将线圈A从线圈B中拔出．(任选其二)
【答案】见解析
12．矩形线框abcd的两边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，如图4-1-21所示，初位置时线框平面与B平行．求：
【导学号：05002008】
图4-1-21
(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？
(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，磁通量Φ为多少？这一过程中磁通量的变化量ΔΦ为多少？
【解析】(1)线框在初始位置时，线框平面与磁场平行，有效面积为零，则Φ0＝0.
(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，线框与B的夹角为60°，则：Φ
＝B·S sin 60°＝
3
2BS＝
3
2Bl1l2
ΔΦ＝Φ－Φ0＝
3
2Bl1l2.
【答案】(1)0(2)
3
2Bl1l2
3
2Bl1l2。