人教版高中物理选修3-2同步练习划时代的发现、探究感应电流的产生条件

第四章电磁感应作业与测评·物理(选修3－2·R)教师用书第1节划时代的发现第2节探究感应电流的产生条件P1一、选择题1．奥斯特发现电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，通过对电流磁效应的逆向思维，人们提出的问题是()A．电流具有热效应B．电流具有磁效应C．磁能生电D．磁体具有磁化效应答案C解析电流的磁效应说明电流能产生磁场，可知C正确。

2．(多选)下列说法正确的是()A．法拉第发现电磁感应现象只是一种偶然B．其他人在研究过程中没有收获是因为没有穷追到底C．科学家对自然现象、自然规律的某些“信念”，在科学发现中起着重要作用D．成功属于坚持不懈的有心人答案BCD解析法拉第和其他同时代从事电磁感应研究的科学家有着共同的信念：自然界应该是和谐统一的。

正因为在这种信念影响下从事研究，才在科学上有所发现，但有些人往往没有穷追到底，所以没能取得最后的成功，故B、C正确；法拉第发现电磁感应除了有坚定的信念，同时还具有踏实、客观的科学态度，十年坚持不懈的努力，终于取得了重大突破，所以A错误、D正确。

3.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中圆心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，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．πBr2C．nπBR2D．nπBr2答案B解析磁通量与线圈的匝数无关，故一匝线圈与多匝线圈在同一磁场中磁通量相同，且磁感线穿过的有效面积为πr2，而并非πR2，所以穿过线圈的磁通量为πBr2，故B正确。

4.如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为() A．Φa>Φb B．Φa<ΦbC．Φa＝Φb D．不能比较答案A解析条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏。

磁铁垂直穿过两个同心放置的同平面的金属圆环时，通过圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积S a<S b，两圆环的Φ进相同，而Φ出a <Φ出b，所以穿过两圆环的磁通量Φa>Φb，故A正确。

5.如图所示，若回路面积从S0＝8 m2变到S t＝18 m2，磁感应强度B同时从B0＝0.1 T方向垂直纸面向里变到B t＝0.8 T方向垂直纸面向外，则回路中的磁通量的变化量为()A．7 Wb B．13.6 WbC．15.2 Wb D．20.6 Wb答案C解析因为B、S都变化，所以用末态的磁通量减去初态的磁通量计算；取末态的磁通量为正，则ΔΦ＝Φt－Φ0＝B t S t－(－B0S0)＝0.8×18 Wb－(－0.1×8) Wb＝15.2 Wb，故C正确。

6.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角。

将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为()A．0 B．2BSC．2BS cosθD．2BS sinθ答案C解析设转动前穿过线圈的磁通量为－BS cosθ，将abcd绕ad轴转180°角后，磁感线从线圈的另一面穿过，此时穿过线圈的磁通量为BS cosθ，所以穿过线圈平面的磁通量的变化量为2BS cosθ。

7.(多选)如图所示的实验中，在一个足够大的磁铁的磁场中，如果导体棒AB沿水平方向运动速度的大小为v1，两磁极沿水平方向运动速度的大小为v2，则() A．当v1＝v2，且方向相同时，可以产生感应电流B．当v1＝v2，且方向相反时，可以产生感应电流C．当v1≠v2时，方向相同或相反都可以产生感应电流D．当v2＝0时，v1的方向改为与磁感线的夹角为θ，且θ＜90°，可以产生感应电流答案BCD解析当v1＝v2，且方向相同时，导体棒和磁铁无相对运动，AB不切割磁感线，回路中无感应电流，A错误；当v1＝v2，且方向相反时，则AB切割磁感线，穿过回路的磁通量变大或变小，都有感应电流产生，B正确；当v1≠v2时，无论方向相同或相反，导体棒和磁铁都有相对运动，穿过回路的磁通量都会发生变化，有感应电流产生，C正确；当v2＝0，v1的方向与磁感线的夹角θ＜90°时，v1有垂直磁感线方向的分量，即AB仍在切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，D正确。

8.(多选)如图所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合圆环A中产生感应电流的是()A．开关S接通的瞬间B．开关S接通后，电路中电流稳定时C．开关S接通后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D．开关S断开的瞬间答案ACD解析将开关S突然接通的瞬间，线圈产生的磁场从无到有，穿过铜环A的磁通量增大，铜环A中产生感应电流，故A正确；线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环A的磁通量不变，铜环A中没有感应电流产生，故B错误；通电时，使滑动变阻器的触头滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A的磁通量变化，铜环A中产生感应电流，故C正确；将开关S突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环A的磁通量减小，铜环A中产生感应电流，故D正确。

9．下图中能产生感应电流的是()答案B解析产生感应电流的条件是闭合电路中磁通量发生改变。

A中，电路中磁通量发生改变，但电路是开路，无感应电流；B中，两导体杆与导轨组成的闭合电路在磁场中的面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，进出穿过导体环的磁感线相互抵消，导体环中的磁通量恒为零，无感应电流；D中，导线框中的磁通量不发生变化，无感应电流。

10.(多选)如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。

四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图中所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是()A．线圈a中无感应电流B．线圈b中有感应电流C．线圈c中有感应电流D．线圈d中无感应电流答案CD解析根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向如图所示，线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生。

C、D正确，A、B错误。

二、非选择题11.如图所示，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量Φ＝________。

答案BS cosθ解析线圈平面ABCD与磁感应强度B方向不垂直，不能直接用Φ＝BS计算，处理时可以采用以下两种方法。

方法一：把S投影到与B垂直的方向即水平方向，如图中A′B′CD，S⊥＝S cosθ，故Φ＝BS⊥＝BS cosθ。

方法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，显然B∥不穿过线圈，B⊥＝B cosθ，故Φ＝B⊥S＝BS cosθ。

12.一导体圆环处于磁感应强度为B的匀强磁场中做自由落体运动，如图所示：若圆环半径为r，磁场方向始终与圆面垂直。

则穿过整个圆环的磁通量为________，圆环中________(选填“有”或“无”)感应电流产生。

答案Bπr2无解析在匀强磁场中穿过圆环的磁通量为Φ＝BS＝Bπr2；要判断圆环中有无感应电流，就看穿过整个圆环的磁通量是否发生变化，虽然圆环做匀加速直线运动，但穿过圆环的磁通量无变化，因此无感应电流产生。

13.匀强磁场的磁感应强度B ＝0.8 T ，矩形线圈abcd 的面积S ＝0.5 m 2，共10匝，开始B 与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示。

规定图示穿过线圈的磁通量为正，求：(1)当线圈绕ab 边转过60°时，线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少？(2)当线圈绕dc 边转过60°时，求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量。

答案 (1)0.2 Wb 0 (2)0 －0.2 Wb解析 (1)当线圈绕ab 边转过60°时，Φ＝BS ⊥＝BS cos60°＝0.8×0.5×12 Wb ＝0.2 Wb(此时线圈正好全部处在磁场中)。

在此过程中S ⊥没变，穿过线圈的磁感线条数没变，故磁通量变化量ΔΦ＝0。

(2)当线圈绕dc 边转过60°时，Φ＝BS ⊥，此时没有磁场穿过线圈，所以Φ＝0；在图示位置Φ1＝B ·S 2＝0.2 Wb ，转动后Φ2＝0，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－0.2 Wb ，故磁通量改变量为－0.2 Wb 。

14．如图所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计中是否有示数？(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片；(4)开关断开瞬间。

答案(1)有(2)无(3)有(4)有解析(1)开关闭合时，线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也是从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，线圈Ⅱ中磁通量发生变化，因此就产生了感应电流，电流计有示数。

(2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流恒定不变，电流的磁场也不变，此时线圈Ⅱ中，虽有磁通量穿过，但磁通量恒定不发生变化，则线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计无示数。

(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑片，滑动变阻器接入电路中的电阻变化，线圈Ⅰ中电流也变化，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，因此线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数。

(4)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的磁通量也是从有到无，因此，线圈Ⅱ中磁通量也发生了变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数。