2021-2022学年鲁科版(2019)必修第三册
5.2电磁感应现象及其应用
同步练习(解析版)
1.电磁感应的发现使人们对电与磁的内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。首先发现电磁感应现象的科学家是( )
A.安培
B.牛顿
C.法拉第
D.伽利略
2.用如图所示装置探究感应电流产生的条件,线圈A通过变阻器和开关S1连接到电源上,线圈B的两端通过开关S2连到电流表上,把线圈A装在线圈B的里面。下列说法中正确的是( )
A.该装置是探究线圈A中感应电流产生的条件
B.S1、S2均处于闭合状态,将线圈A中铁芯拔出时,电流表的指针会发生偏转
C.S1、S2均处于闭合状态,将线圈A中铁芯拔出用时越短,电流表的指针偏转角度越小
D.两开关均处于闭合状态,此时匀速移动滑动变阻器的滑片,电流表的指针始终指在0刻度线位置
3.以下叙述正确的是( )
A.奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系
B.法拉第得到了感应电流方向的规律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C.用右手手掌和手指的方向来判断导线切割磁感线产生感应电流的方向时,大拇指所指的方向就是感应电流的方向
D.法拉第对理论和实验资料进行严格分析后,得出闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比
4.在国际单位制中,磁感应强度的单位为特斯拉,符号是T,下列单位换算正确的是( )
A.
B.
C.
D.
5.下面四种常用电器中哪一个应用的物理规律与其他三个不同( )
A.动圈式麦克风
B.动圈式扬声器
C.家用电磁炉
D.无线充电器
6.法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图所示,圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个摇柄,边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线将电刷与零刻度在中央的电流表连接起来形成回路。转动摇柄,使圆盘逆时针匀速转动。下列说法正确的是(
)
A.圆盘的磁通量不变,电流表指针指向零刻度
B.圆盘转动的角速度增大,产生的交变电流周期减小
C.若磁场的磁感应强度增大,产生的恒定电流增大
D.若圆盘顺时针匀速转动,电流从导线b流入电流表
7.如图所示,A、B都是很轻的铝环,分别吊在绝缘细杆的两端,杆可绕竖直轴在水平面内转动,环A是闭合的,环B是断开的。若用磁铁分别靠近这两个圆环,则下面说法正确的是( )
A.用磁铁N极接近A环时,A环被吸引,而后被推开
B.用磁铁N极接近B环时,B环被吸引,而后被推开
C.用磁铁N极接近B环时,B环被排斥,远离磁铁运动
D.用磁铁的任意一磁极接近A环时,A环均被排斥
8.在物理学的发展过程中,许多科学家做出了贡献。下列说法中正确的是( )
A.开普勒提出了三个行星运动定律后,牛顿发现了万有引力定律
B.卡文迪许用扭秤实验测定了引力常量和静电力常量
C.奥斯特发现了电流间的相互作用规律,同时找到了带电粒子在磁场中的受力规律
D.法拉第发现了电磁感应定律,并找到了判断感应电动势方向的楞次定律
9.如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( )
A.
B.
C.
D.
10.如图甲所示,光滑的水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线,可以自由移动的矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上。当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时(图甲所示电流的方向为正方向),则t1到t2时间内线框( )
A.向右做加速运动
B.向左做加速运动
C.向右做减速运动
D.向左做减速运动
11.超导是当今高科技的热点。当一块磁体靠近超导体时,超导体会产生强大的电流,对磁体有排斥作用。这种排斥为可以使磁体悬浮于空中,磁悬浮列车就采用了这种技术。关于磁体悬浮,下列说法中正确的是( )
A.超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反
B.超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相同
C.超导体使磁体处于超重状态
D.超导体使磁体处于失重状态
12.下列说法中正确的是( )
A.安培首先发现了通电导线的周围存在磁场
B.楞次发现了电磁感应现象,并研究得出了判断感应电流方向的方法—楞次定律
C.库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
D.电磁感应定律是由法拉第总结出来的
13.下列关于物理学史描述正确的是
A.牛顿提出了万有引力定律并于多年后通过扭秤测出了“万有引力常量”
B.伽利略通过“理性斜面实验”,科学地推理出“力不是维持物体运动的原因”
C.法拉第研究电磁感应现象,总结出了电磁感应定律
D.开普勒认为对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
14.如图所示,空间两个区域存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,为其边界,为其对称轴。一导线折成边长为的正方形闭合回路,回路在纸面内以恒定速度向右运动,则( )
A.当运动到关于对称的位置时穿过回路的磁通量向外
B.当运动到关于对称的位置时穿过回路的磁通量为零
C.在从边与重合的位置运动到回路完全进入右边磁场的过程中,穿过回路的磁通量一直减少
D.在从边与重合的位置运动到回路完全进入右边磁场的过程中,穿过回路的磁通量先减少后增加
15.如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴线OOˊ转动,若线圈和转轴之间的摩擦不能忽略,当外力使磁铁逆时针(从上向下看)匀速转动时,则( )
A.线圈将逆时针匀速转动,转速与磁铁相同
B.线圈将逆时针匀速转动,转速一定比磁铁转速小
C.从图示位置磁铁开始转动时,线圈中的感应电流的方向是abcda
D.在磁铁不断转动的过程中,线圈中感应电流的方向一定会发生改变
16.甲、乙、丙、丁四个铜制线圈按照如图所示的位置固定在绝缘水平桌面上,通电直导线AB固定在乙线圈中央的正上方且足够长。若导线AB中电流I增大,下列说法正确的是( )
A.甲线圈有扩张的趋势
B.乙线圈中感应电流始终为零
C.丙线圈中感应电流方向为顺时针
D.丁线圈有远离导线AB的趋势
17.一个200匝、面积为20
cm2的线圈,放在匀强磁场中,磁场的方向与线圈平面成30°磁感应强度在0.05
s内从0.1
T增加到0.5
T。求:
(1)在此过程中,穿过线圈的磁通量的变化量;
(2)线圈中感应电动势的大小。
参考答案
1.C
【详解】
法拉第发现电磁感应现象,使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生,故C正确。
故选C。
2.B
【详解】
A.因为线圈B跟电流表连接且此电路没有电源,故该装置是探究线圈B中感应电流产生的条件,故A错误;
B.S1、S2均处于闭合状态,将线圈A中铁芯拔出时,圈B内的磁通量从无到有,在变化,导致闭合线圈中产生感应电动势,从而产生感应电流,电流表的指针会发生偏转,故B正确;
C.S1、S2均处于闭合状态,将线圈A中铁芯拔出用时越短,圈B内的磁通量变化越快,导致闭合线圈中产生感应电动势越大,总电阻不变,从而产生感应电流越大,所以电流表的指针偏转角度越大,故C错误;
D.两开关均处于闭合状态,此时即便匀速移动滑动变阻器的滑片,由于圈A的磁场是非匀磁场,必然会某时刻圈B内的磁通量发生变化,导致闭合线圈中产生感应电动势,从而产生感应电流,电流表的指针会发生偏转,不可能始终指在0刻度线位置,故D错误;
故选B。
3.A
【详解】
A.奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系,选项A正确;
B.楞次得到了感应电流方向的规律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项B错误;
C.用右手手掌和手指的方向来判断导线切割磁感线产生感应电流的方向时,大拇指所指的方向是导体切割磁感线的方向,选项C错误;
D.法拉第发现了电磁感应现象,纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后,先后指出:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,后人称之为法拉第电磁感应定律,故D错误。
故选A。
4.D
【详解】
由公式
得
1V=1Wb/s
又
1Wb=1T m2
联立可得
故选D。
5.B
【详解】
动圈式麦克风、家用电磁炉以及无线充电器都是利用电磁感应原理工作的;而动圈式扬声器是根据通电导体在磁场中受力工作的,与前三个应用的物理规律不同。
故选B。
6.C
【详解】
ABC.圆盘转动,沿半径方向的“导体棒”切割磁场产生感应电流,该电流方向不变,其大小与圆盘的角速度和磁感应强度有关,选项AB错误,C正确;
D.若圆盘顺时针匀速转动,根据右手定则可知电流从导线a流入电流表,选项D错误;
故选C。
7.D
【详解】
当磁铁的靠近A时,导致圆环A的磁通量变大,产生感应电流,从而由楞次定律“来拒去留”可得圆环A远离磁铁,即被推开;同理当用磁铁S极接近A环时同样会产生相同的现象;而对于圆环B,当磁铁的靠近时,虽磁通量变大,有感应电动势,但由于不闭合,所以没有感应电流,则不受安培力作用,所以对于圆环B,无论靠近还是远离,都不会有远离与吸引等现象,故D正确,ABC错误;
故选D。
8.A
【详解】
A.开普勒提出了三个行星运动定律后,牛顿发现了万有引力定律,所以A正确;
B.卡文迪许用扭秤实验测定了引力常量,没有测定了静电力常量,所以B错误;
C.奥斯特发现了电流间的相互作用规律,洛伦兹找到了带电粒子在磁场中的受力规律,所以C错误;
D.法拉第发现了电磁感应定律,楞次找到了判断感应电动势方向的楞次定律,所以D错误;
故选A。
9.B
【详解】
A.闭合电键后,导体ab在磁场中受到磁场力的作用而运动,该实验探究通电导线受到磁场力的作用,A错误;
B.导体棒运动,导体棒切割磁感线产生感应电流,探究电磁电磁感应现象,
B正确;
C.开关闭合后,原来静止在磁场中的导体运动起来,说明通电导体在磁场在中受到力的作用,探究的是通电导线受磁场力作用,C错误;
D.导体中通过电流时,原来静止在南北方向的小磁针的指向发生了偏转,说明它受到了磁力的作用,从而说明电流的周围存在磁场,探究的是电流的磁效应,D错误。
故选B。
10.C
【详解】
由图可知,在t1到t2,时间内,导线的电流为正向在减小,产生的磁场在减小,根据楞次定律可知,导线框的感应磁场与原磁场的方向相同,由右手螺旋定则可得,电流的方向为abcda,直导线的电流和线框的da边的电流方向相同,它们互相吸引,但是由于在0到t1时间内,导线的电流为正向在增大,产生的磁场在增大,根据楞次定律可知,它们互相排斥,导线框已经向右运动,有了初速度,所以此时线框向右做减速直线运动,但不是匀减速运动,故选C。
11.A
【详解】
AB.超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反,产生了排斥力,这种排斥力可以使磁体悬浮于空中,故A正确,B错误;
CD.排斥力可以使磁体悬浮于空中,所以超导体对磁体的力与磁体的重力平衡,故CD错误。
故选A。
12.C
【详解】
A.奥斯特首先发现了通电导线的周围存在磁场,A错误;
B.法拉第发现了电磁感应现象,楞次研究得出了判断感应电流方向的方法—楞次定律,B错误;
C.库仑利用库仑扭秤总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律—库仑定律,C正确;
D.法拉第虽然发现了电磁感应现象,但电磁感应定律是由纽曼、韦伯最后提出的,D错误。
故选C
13.BD
【解析】
【详解】
A.1789年英国物理学家卡文迪许利用扭秤,成功测出了引力常数的数值,证明了万有引力的正确性,A错误;
B.伽利略通过理想斜面实验,科学的推理出,若在水平面上运动的物体不受摩擦阻力,它将一直运动下去,并不需要力来维持,B正确;
C.法拉第的两个学生纽曼和韦伯先后在1845年和1846年,在对理论和实验资料进行严格分析后,总结出了法拉第电磁感应定律,C错误;
D.开普勒第二定律高速我们,行星和太阳得连线在相等得时间内扫过的面积相等,D正确。
选项BD正确。
14.BD
【详解】
AB.正方形闭合回路运动到关于对称的位置时,穿过回路的两个方向相反的磁场面积相等,且磁感应强度大小均为B,故穿过回路的磁通量为零,选项A错误B正确;
CD.正方形闭合回路在从边与重合的位置运动到完全进入右边磁场的过程中,穿过回路的磁通量先减少后增加,选项C错误D正确。
故选BD。
15.BCD
【详解】
AB.根据楞次定律可知,为阻碍磁通量增加,则导致线圈与磁铁转动方向相同,但快慢不一,线圈的转速一定比磁铁转速小,故A错误,B正确;
C.从图示位置磁铁开始转动时,线圈abcd中穿向纸面向里的磁通量增大,产生感应电流方向abcda,故C正确;
D.在磁铁不断转动的过程中,导致线圈abcd中磁通量一会儿正向穿过增大或减小,一会儿反向穿过增大或减小,所以感应电流的方向一定会发生改变,故D正确;
故选BCD。
16.BD
【详解】
A.根据右手螺旋定则,导线AB上方的磁场方向垂直纸面向外,AB下方的磁场方向垂直纸面向里。导线AB电流增大,原磁场磁感应强度增强,甲线圈中磁通量增大,根据楞次定律,甲线圈有收缩的趋势。故A错误;
B.由于导线AB固定在乙线圈中央,所以乙线圈中磁通量始终为零,感应电流也始终为零,故B正确;
C.丙线圈中的磁通量垂直于纸面向里,导线AB电流增大,原磁场磁感应强度增强,丙线圈中磁通量增大,根据楞次定律,感生磁场方向应该垂直纸面向外,根据右手螺旋定则,丙线圈中的感应电流方向为逆时针,故C错误;
D.导线AB电流增大,原磁场磁感应强度增强,丁线圈中磁通量增大,根据楞次定律,丁线圈的感生磁场要阻碍这种变化,所以有远离导线AB的趋势。故D正确。
故选BD。
17.4×10-4 wb
,1.6 V
【解析】
【详解】
(1)根据磁通量公式Φ=BSsin30°=0.1×20×10-4×Wb=10-4
Wb.
圆线圈在匀强磁场中,现让磁感强度在0.05s内由0.1T均匀地增加到0.5T.
所以穿过线圈的磁通量变化量是:△Φ=Φ2-Φ1=(B2-B1)S sin30°=4×10-4Wb
(2)而磁通量变化率为:
则线圈中感应电动势大小为:E=N=200×8×10-3=1.6V
【点睛】感应电动势的大小与磁通量的变化率有关,而与磁通量变化及磁通量没有关系.由此求出则是平均感应电动势,而瞬时感应电动势则由E=BLv,式中L是有效长度,v是切割磁感线的速度.