高中物理 第四章 电磁感应 1+2 探究感应电流的产生条件练习(含解析)新人教版选修3-2

探究感应电流的产生条件
[A组素养达标]
1．下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流能够使磁针偏转，并提出了磁能够产生电
B．安培将磁铁放在导体线圈附近，线圈中产生了电流
C．法拉第把两个线圈绕在同一铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”，在给接电源的线圈通电和断电的瞬间，可以观察到另一个线圈中有电流
D．法拉第发现了电磁感应现象，库仑发现了电流的磁效应
解析：奥斯特发现了电流能够使磁针偏转，并提出了电流的磁效应，选项A错误．安培将磁铁放在导体线圈附近，线圈中没有电流，选项B错误．法拉第把两个线圈绕在同一铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”，在给接电源的线圈通电和断电的瞬间，可以观察到另一个线圈中有电流，选项C正确．法拉第发现了电磁感应现象，奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误．
答案：C
2.如图所示，磁带录放机既可用作录音，也可用作放音，其主要部件为匀速行进的磁带a 和绕有线圈的磁头b，不论是录音过程还是放音过程，磁带或磁头软铁都会存在磁化现象．下面是对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的描述，正确的是( )
A．放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应
B．录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应
C．放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用
D．录音和放音的主要原理都是电磁感应
解析：在使用录放机进行放音和录音时，录音过程是由电信号转变为磁信号，而放音过程是把磁带上的磁信号转变为电信号，故放音过程磁生电是电磁感应，录音过程电生磁是电流的磁效应，A正确．
答案：A
3.如图所示，一个矩形线圈与通有相同大小电流的两根平行直导线在同一平面且处于两导线的中央，则( )
A．两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零
B．两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零
C．两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都为零
D．因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零
解析：若两电流同向，根据右手螺旋定则，两电流产生的磁场在线圈处方向相反，根据对称性，穿过线圈的磁通量为零，故A正确；若两电流反向，两电流产生的磁场在线圈处方向相同，穿过线圈的磁通量不为零，故B、C、D错误．
答案：A
4．如图所示，闭合圆形导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径．试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流( )
A．使线圈在其平面内平动或转动
B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动
C．使线圈以ac为轴转动
D．使线圈以bd为轴稍做转动
解析：线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，由ΔΦ＝B·ΔS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0，则磁通量一定改变，回路中一定有感应电流产生．当线圈在其平面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此ΔS＝0，因而无感应电流产生，A错；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生，B错；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流产生，C错；当线圈以bd为轴稍做转动时，线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流，D对．
答案：D
5.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r(r＜R)的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )
A．πBR2B．πBr2
C．nπBR2D．nπBr2
解析：由磁通量的定义式知Φ＝B·πr2＝πBr2，B选项正确．
答案：B
6．绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按如图所示方法连接，G为电流计，则( )
A．保持开关S闭合状态，G的示数不为零
B．开关S闭合瞬间，G的示数不为零
C．保持开关S闭合状态，改变变阻器R0滑动触头的位置，G的示数为零
D．断开开关S的瞬间，G的示数为零
解析：开关闭合瞬间，线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计G有示数，B正确；开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计G无示数，A错误；开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G有示数，C错误；开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G有示数，D错误．
答案：B
7．(多选)如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是( )
解析：利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是：靠近直导线
处磁场强，远离直导线处磁场弱．所以，A中穿过圆形线圈的磁通量如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流．B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过圆形线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流．C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进＞Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中的电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量ΦC减小为0，所以C中有感应电流产生．D 中线圈的磁通量ΦD不为0，当电流切断后，ΦD最终也减小为0，所以D中也有感应电流产生．
答案：CD
8．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：
①电流计②直流电源③带铁芯的线圈A
④线圈B⑤开关⑥滑动变阻器
(1)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？试举出三种方法．
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________.
解析：(1)使线圈A与开关、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路；
(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化就可以使线圈B中产生感应电流．
答案：(1)如图所示
(2)①闭合开关②断开开关③开关闭合时快速移动滑动变阻器滑片
[B组素养提升]
9．(多选)如图是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，AB是绕在软铁芯上的线圈，电流
表与线圈组成一闭合回路．下列说法正确的是( )
A．当右边磁铁S极离开B端时，线圈中产生感应电流
B．当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流
C．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流
D．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流
解析：当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，选项A、B正确；当磁铁保持题图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，选项C错误，选项D正确．
答案：ABD
10．(多选)A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计(如图所示)，下列操作及相应的结果可能实现的是( )
A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转
C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转
D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
解析：感应电流产生的条件是穿过闭合线圈的磁通量变化，故A、D正确．
答案：AD
11.如图所示，线圈A中接有电源，线圈B有一半的面积处在线圈A中，两线圈平行但不接触，则在开关S闭合的瞬间，线圈B中有无感应电流？
解析：将S闭合的瞬间，与线圈A组成的闭合电路有电流通过，线圈A产生的磁场要穿过线圈B，线圈A是环形电流，其磁场不仅穿过所包围的面积，方向向外，也穿过线圈外的广
大面积，方向向里，所包围的内面积上的磁感线密度大，外围面积
上的磁感线密度小，对线圈B与A重合的一半面积上向外的磁通量大于另一半面积上向内的磁通量，因此线圈B所包围的总磁通量不为零，而是方向向外，也就是说在开关S闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，所以有感应电流．
答案：有感应电流
[C组学霸冲刺]
12．矩形线框abcd的边长分别为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，初位置时线圈平面与B平行，如图所示．
(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？
(2)当线框沿如图所示方向绕过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少？
(3)当线框绕轴沿图示方向由(2)问中的位置再转过60°位置时，磁通量Φ3为多少？这一过程中ΔΦ2＝Φ3－Φ2为多少？
解析：本题的关键是分析矩形线框的平面是否与B垂直，只有垂直时才能应用Φ＝B·S，不垂直时可把面积沿与B垂直方向投影，为能清晰地观察面积与B夹角的情况，可作出其俯视图如图所示．
(1)当处于如图所示ad位置时，从俯视图可看出没有磁感线穿过矩形线框，故Φ0＝0.
(2)当绕轴(从上往下看)沿逆时针方向转动60°到a′d′位置时，线框与B的夹角θ＝60°.
所以Φ2＝B·S sin 60°＝
3
2
Bl1l2
ΔΦ1＝Φ2－Φ0＝
3
2
Bl1l2.
(3)当再由a′d′位置逆时针转60°时，到a″d″，这时线框与B方向成120°角．
所以Φ3＝B·S sin 120°＝
3
2
Bl1l2，
ΔΦ2＝Φ3－Φ2＝
3
2
Bl1l2－
3
2
Bl1l2＝0.
3 2Bl1l2
3
2
Bl1l2(3)
3
2
Bl1l20
答案：(1)0 (2)。