3 电磁感应现象及应用练习2021-2022学年物理必修第三册人教版2019（word含解析）

3　电磁感应现象及应用
基础过关练
题组一　磁通量的变化
1.(2020江苏无锡模拟)如图所示,矩形线框ABCD平面与匀强磁场方向平行,若线框从图示位置绕AB边转过90°,则穿过线框的磁通量 (　　)　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
A.变大　　　B.变小
C.不变　　　D.不能确定
2.(2020云南师大附中高二上月考)正方形导线框abcd,匝数为20,边长为10 cm,在磁感应强度大小为0.5 T的匀强磁场中围绕与磁场方向垂直的转轴匀速转动,当线框从平行于磁场位置开始转过180°时,线框中磁通量的变化量为 (　　)
A.0　　　B.0.005 Wb
C.0.01 Wb　　　D.0.2 Wb
3.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ,在这个过程中,线圈中的磁通量 (深度解析)
A.是增加的　　　B.是减少的
C.先增加,后减少　　　D.先减少,后增加
题组二　感应电流产生的条件
4.(2020浙江东阳中学高三月考)关于产生感应电流的条件,以下说法中正确的是 (　　)
A.导体在磁场中运动,导体中就一定有感应电流
B.导体做切割磁感线运动,导体中就一定有感应电流
C.穿过闭合导体回路的磁通量不为零,闭合导体回路中就一定产生感应电流
D.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就一定产生感应电流
5.(2020安徽合肥高二上期末)如图所示,导线ab和cd互相平行,则下列四种情况下导线cd中无电流的是 (　　)
A.开关S闭合或断开的瞬间
B.开关S是闭合的,滑动变阻器的触头向左滑
C.开关S是闭合的,滑动变阻器的触头向右滑
D.开关S始终闭合,滑动变阻器的触头不动
6.(2020四川宜宾第四中学高二下期中)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用长直导线连通,在长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针。下列有关实验现象的说法中正确的是 (　　)
A.只要A线圈中电流足够大,小磁针就会发生偏转
B.闭合开关电流稳定后,线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针偏转
C.线圈A和电池接通瞬间,小磁针会偏转
D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不会偏转
7.(2021浙江杭州塘栖中学高二上月考)(多选)下列情况能产生感应电流的是 (　　)
A.如图甲所示,导体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
能力提升练
题组一　磁通量的变化
1.(2021江苏宿迁潼阳中学高二月考,)如图所示,矩形线圈面积为S,线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则下列有关穿过线圈的磁通量的说法中不正确的是 (　　)
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
A.线圈处于如图所示位置时磁通量大小等于BS
B.若使线圈绕OO'转过60°角,磁通量大小为BS
C.若线圈从初始位置绕OO'转过90°角,磁通量大小为BS
D.若线圈从初始位置绕OO'转过180°角,磁通量变化量的大小为2BS
2.(2021甘肃西北师大附中高二期中,)如图所示,一矩形线框从abcd位置移动到a'b'c'd'位置的过程中,关于穿过线框的磁通量的变化情况,下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) (　　)
A.一直增加
B.一直减少
C.先增加后减少
D.先增加,再减少直到零,然后再增加,最后减少
题组二　感应电流产生的条件
3.(2020河北枣强中学高二上期末,)如图所示,圆形线圈在匀强磁场中所做的各种运动中,能够产生感应电流的是 (　　)
4.(2020安徽蚌埠二中高二下月考,)如图所示,开始时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,下列情况中不产生感应电流的是 (　　)
A.将线圈向左平移一小段距离
B.线圈以ab为轴转动(小于90°)
C.线圈以ac为轴转动(小于60°)
D.线圈以bd为轴转动(小于60°)
5.(2020广东惠州高三联考,)如图所示,导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd,若PQ足够长,下列说法中不正确的是 (　　)
A.当滑动变阻器滑片向下滑动一小段距离时,abcd中有感应电流
B.当滑动变阻器滑片向上滑动一小段距离时,abcd中有感应电流
C.电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内竖直向上移动一小段距离,其中有感应电流
D.电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时,其中有感应电流
6.(2020北京师范大学附属中学高二上期末,)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化 请推导出这种情况下B与t的关系式。
答案全解全析
3　电磁感应现象及应用
基础过关练
1.A　开始时线框平面与磁场方向平行,穿过线框的磁通量为0,线框绕AB边转过90°后,线框平面与磁场方向垂直,穿过线框的磁通量最大,故选A。
2.A　线框从平行于磁场位置开始转过180°,磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=0-0=0,故选项A正确。
3.D　条形磁铁N极附近磁感线的分布情况如图所示,由图可知线圈中磁通量先减少,后增加,D选项正确。
解题思路
由公式Φ=BS sin θ(θ为线圈与磁感线的夹角),可以看出Φ的变化是由B、S或θ的变化引起的,因此在求磁通量的变化时要先弄清Φ的变化是由哪一个量的变化引起的,然后根据此量的变化情况分析磁通量的变化情况。
4.D　感应电流产生的条件有两个:一是回路要闭合,二是穿过回路的磁通量发生变化。选项D正确。
5.D　产生感应电流的条件是:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,在A、B、C选项中,导线ab中电流发生变化,穿过cd所在回路的磁通量发生变化,产生感应电流;选项D中,导线ab中电流不变化,穿过cd所在回路的磁通量不变化,不产生感应电流。故选D。
6.C　小磁针会不会偏转取决于B线圈中有没有电流,而B中有没有电流取决于B线圈中的磁通量是否发生变化,当A线圈中电流足够大,但不变化时,B中无感应电流,磁针不会发生偏转,A错;当A线圈闭合开关电流稳定后,穿过线圈B的磁通量不发生变化,所以小磁针也不会发生偏转,故B错;线圈A和电池接通或断开的瞬间,穿过线圈B的磁通量发生变化,所以B中有感应电流,则小磁针会偏转,故C对,D错。
7.BD　题图甲中导体AB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,故选项A错误;题图乙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,都有感应电流产生,故选项B正确;题图丙中开关S一直接通时,回路中有恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,螺线管B中的磁通量无变化,不产生感应电流,故选项C错误;题图丙中开关S接通时,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产生的磁场变化,螺线管B中的磁通量变化,线圈中产生感应电流,故选项D正确。
能力提升练
1.C　线圈与磁场垂直,穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积,故线圈处于图示位置时磁通量大小为Φ=BS,故A正确;使线圈绕OO'转过60°角,则线圈在垂直磁场方向的投影面积为S,则磁通量大小为BS,故B正确;线圈从初始位置绕OO'转过90°角后,磁通量为0,故C错误;线圈从初始位置绕OO'转过180°角,磁通量变化量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-BS-BS|=2BS,故D正确。
2.D　bc边移到导线位置之前磁通量垂直纸面向外增加,bc边与导线重合之后磁通量逐渐减小,导线位于线框中间位置时磁通量为0,再向右移动时磁通量垂直纸面向里增加,直到ad边与导线重合,再往右移动磁通量又变小,故D正确。
3.B　产生感应电流的条件是:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,A、C、D选项中,穿过线圈的磁通量均不变,无感应电流产生,B选项中,穿过线圈的磁通量发生变化,产生感应电流。故B选项正确。
4.D　将线圈向左平移一小段距离,则磁通量减小,产生感应电流,选项A不符合题意;线圈以ab为轴转动(小于90°),磁通量减小,有感应电流产生,故B不符合题意;线圈以ac为轴转动(小于60°),磁通量减小,故有感应电流产生,故C不符合题意;线圈以bd为轴转动(小于60°),磁通量不变,则不产生感应电流,故选项D符合题意。故选D。
5.C　当滑动变阻器滑片向下滑动一小段距离时,电阻变大,导线框MNQP中电流减小,产生的磁场减弱,穿过abcd的磁通量减小,则abcd中有感应电流,故A正确;同理,当滑动变阻器滑片向上滑动一小段距离时,电阻变小,导线框MNQP中电流增大,产生的磁场增强,穿过abcd的磁通量增加,则abcd中有感应电流,故B正确;电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内竖直向上移动一小段距离,穿过abcd的磁通量不变,其中没有感应电流,故C错误;电阻不变,将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时,穿过abcd的磁通量增加,其中有感应电流,故D正确。本题选择错误的,故选C。
6.答案　B=
解析　要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过闭合回路的磁通量不发生变化。
在t=0时刻,穿过闭合回路的磁通量
Φ1=B0S=B0l2
设t时刻的磁感应强度为B,此时穿过闭合回路的磁通量为
Φ2=Bl(l+vt)
由Φ1=Φ2得B=