3.3电磁感应现象及其应用 学科素养提升练（Word版含答案）

3.3电磁感应现象及其应用 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．探究电磁感应现象的实验装置如图所示，下列选项中不能使灵敏电流表指针偏转的是（　　）
A．闭合开关的瞬间
B．闭合开关且电流稳定后
C．闭合开关后将线圈A迅速向上拔出时
D．闭合开关后迅速移动滑动变阻器的滑片
2．在我国南海上有一浮桶式灯塔，其结构如图所示，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体，磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动，线圈与塔灯相连，下列说法错误的是（　　）
A．当海面无波浪时，该灯塔无法发光
B．该装置的工作原理是电磁感应现象
C．当线圈上下运动时，回路中无感应电流
D．圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等
3．人们根据物理学家对世界的贡献选出牛顿等十大杰出代表，关于他们的成就与贡献，下列说法不符合物理学史实的是（　　）
A．牛顿是动力学的奠基人，最早提出惯性概念，还发现了万有引力定律
B．卡文迪许通过扭秤实验测定引力常量G的数值，被称为最早称量地球质量的人
C．伽利略开创了近代物理学的研究方法，最早提出力不是维持物体运动的原因
D．安培最早提出了电场、磁场的概念来研究电和磁的现象
4．如图1所示，闭合矩形线圈旁有一根通电直导线，直导线中电流i随时间t的变化关系如图2所示，则闭合矩形线圈中不能产生感应电流的时间是（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，矩形线圈abcd位于通电直导线附近，且开始时与导线在同一平面，线圈的两条边与导线平行，不能使线圈中产生感应的电流的操作步骤是（　　）
A．线圈不动，增大导线中的电流 B．线圈向上平动
C．线圈向右平动 D．以bc边为轴转过一个小角度
6．关于磁通量和感应电流的有关知识，下列说法正确的是（　　）
A．如果穿过线圈的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零
B．位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流
C．闭合线圈与磁场发生相对运动，一定能产生感应电流
D．不论用什么办法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，一定能产生感应电流
7．下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是（　　）
A．图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大电流，圆线圈中有感应电流
B．图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，正方形线圈中持续有感应电流
C．图丙中的闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流
D．图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路不一定会产生感应电流
8．避雷针可以避免建筑物被雷击，运用的物理原理是（　　）
A．尖端放电 B．库仑定律 C．电磁感应 D．电流的磁效应
9．法拉第在一个粗软铁环上绕上两个彼此绝缘的线圈A和B，线圈A的两端用导线连接成闭合回路，并在导线下面放置一个与导线平行的小磁针，线圈B则和一个电池组及开关相连接，如图所示。法拉第在进行实验时观察到的现象是（ ）
A．闭合开关瞬间，观察到小磁针发生偏转
B．闭合开关后，观察到小磁针保持偏转状态
C．断开开关瞬间，观察到小磁针不发生偏转
D．断开开关后，观察到小磁针保持偏转状态
10．如图所示，长直导线MN中通有方向如图的电流i，其正下方有矩形导线框abcd，在下列哪种情况下，abcd中没有感应电流产生（　　）
A．直导线中电流变大 B．导线框向下移动
C．线框以bc边为轴转动 D．线框水平向右移动
11．某同学关注到了一条疫情新闻：在沈阳疫情期间，为确保社区居家隔离观察人员管控技防措施有效发挥作用，皇姑区民政局基层政权科与门磁设备供应商合力行动，确保智能门磁系统使用无误，他对门磁系统比较感兴趣，于是他自己设计了如图所示的门磁系统，强磁棒固定在门框上，线圈和发射系统固定在房门上，当房门关闭时穿过线圈的磁通量最大，当线圈中出现一定强度的电压、电流信号时，自动触发后面的信号发射系统，远程向后台发出报警信号，下列说法中正确是（　　）
A．线圈平面与房门平面相互平行
B．当房门缓慢打开时门磁报警系统可能不会报警
C．只有房门向外打开时门磁系统才会报警
D．此种门磁系统装在左右移动的房门上不能起到报警的作用
12．在物理学的发展过程中，许多科学家做出了突出贡献，下列说法符合物理学史的是（　　）
A．牛顿测出了万有引力常量
B．安培发现了电流的磁效应
C．洛伦兹发现了磁场对通电导线的作用力
D．法拉第根据电磁感应现象自制了史上第一台发电机
13．如图所示，变化的匀强磁场垂直穿过金属框架MNQP，金属杆ab在恒力F作用下沿框架从静止开始运动，t=0时磁感应强度大小为B0，为使ab产生感应电流，下列能正确反映磁感应强度B的倒数随时间t变化关系的图象是（　　）
A． B．
C． D．
14．某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是（　　）
A．未接导线时，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势
B．接上导线后，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势
C．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用
D．接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用
15．如图所示，在通电长直导线的正下方有矩形导线框，（a）在水平平移；（b）在加速平移，速度方向与直导线平行；（c）绕水平轴OO′转动，轴与直导线平行；（d）以直导线为轴旋转；（e）向直导线运动．能产生感应电流的线框为（　　）
A．a B．b C．c D．d E.e
二、解答题
16．如图所示，矩形导电线圈位于通电长直导线附近，导电线圈平面跟导线位于同一平面，且线圈的一组对边跟导线平行。请你设计出尽可能多的方法，使矩形线圈中有感应电流产生。
17．如图所示，在匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈。你能采取哪些措施使该线圈中产生感应电流？为什么？
参考答案
1．B
【详解】
A．闭合开关的瞬间，线圈B中磁通量增大，产生感应电流，灵敏电流表指针偏转，故A错误；
B．闭合开关且电流稳定后，线圈B中磁通量不变化，则无感应电流，灵敏电流表指针不偏转，故B正确；
C．闭合开关后将线圈A迅速向上拔出时。线圈B中磁通量减小，产生感应电流，灵敏电流表指针偏转，故C错误；
D．闭合开关后迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈A中电流发生变化，则穿过线圈B中的 磁通量发生变化，产生感应电流，灵敏电流表指针偏转，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．当海面无波浪时，线圈没有相对磁体上下运动，则线圈没有切割磁感线，所以该灯塔无法发光，则A正确，不符合题意；
B．该装置的工作原理是电磁感应现象，所以B正确，不符合题意；
C．当线圈上下运动时，线圈切割磁感线，所以回路中有感应电流，则C错误，符合题意；
D．根据对称性可知，圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等，所以D正确，不符合题意；
故选C。
3．D
【详解】
A．牛顿是动力学的奠基人，他总结和发展了前人的成果，发现了力和运动的关系并首先提出惯性的概念，还发现了万有引力定律，故A正确；
B．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值，被称为能“称量地球质量”的人，故B正确；
C．伽利略将斜面实验的结论合理外推即近代物理学的研究方法，最早提出力不是维持物体运动的原因，故C正确；
D．法拉第最早提出了电场、磁场的概念，美国物理学家密立根通过油滴实验比较准确地测定了电子的电荷量，故D错误。
本题选不正确的，故选D。
4．C
【详解】
因为时间内，直导线中电流恒定，在闭合矩形线圈中产生的磁场恒定，闭合矩形线圈中不能产生感应电流，选项C正确。
故选C。
5．B
【详解】
A．线圈不动，增大导线中的电流，则穿过线圈的磁通量变大，线圈中会产生感应电流，选项A不符合题意；
B．线圈向上平动时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，选项B符合题意；
C．线圈向右平动，则穿过线圈的磁通量变小，线圈中会产生感应电流，选项C不符合题意；
D．以bc边为轴转过一个小角度，则穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中会产生感应电流，选项D不符合题意；
故选B。
6．D
【详解】
A．若线圈与磁场的磁感应强度方向平行，则磁通量为零，但磁应强度不为零，A错误；
B．闭合线圈位于磁场中，穿过闭合线圈的磁通量不一定变化，B错误；
C．闭合线圈与磁场有相对运动，穿过闭合线圈的磁通量不一定变化，错误；
D．由法拉第电磁感应定律可知，D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使增大通过导线电流，圆线圈中也不会有感应电流产生，故A错误；
B．图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，在图示位置穿过线圈磁通量的变化率为零，所以正方形线圈中无感应电流，故B错误；
C．在题图示的情况下，线框以为轴旋转时，线框中的磁通量始终为零，线框中磁通量也就不变化，不产生感应电流，故C错误；
D．图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，闭合线圈面积增大，若磁场减弱，则穿过闭合线圈的磁通量不一定改变，回路中不一定会产生感应电流，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】
避雷针可以避免建筑物被雷击，当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击。其原理为尖端放电。
故选A。
9．A
【详解】
AC．闭合和断开开关瞬间，线圈B中的电流强度发生变化，线圈B的电流在铁芯内部产生变化的磁场，使得线圈A中的磁通量发生变化，线圈A中产生感应电流，由于电流的周围存在着磁场，所以观察到小磁针发生偏转，故A正确，C错误；
B．闭合开关后，线圈B中的电流保持不变，铁芯内的磁通量不会发生变化，线圈A中不会产生感应电流，所以小磁针不会发生偏转，故B错误；
D．断开开关后，线圈B中没有电流，铁芯内的磁通量为零且不变，线圈A中不会产生感应电流，所以小磁针不会发生偏转，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．直导线中电流变大，磁感应强度变大，所以磁通量变大，有感应电流，故A错误；
B．导线框向下移动，离导线变远，磁感应强度变小，故磁通量变化，所以可以产生感应电流，故B错误；
C．线框以bc边为轴转，磁通量发生变化，有感应电流，故C错误；
D．线框水平向右移动，磁感应强度不变，所以磁通量不变，不会产生感应电流，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
A．线圈平面与房门平面相互垂直，故A错误；
B．当房门缓慢打开时，产生的感应电压、电流过低，门磁报警系统可能不会报警，故B正确；
C．只有房门向内、向外打开时，都会产生感应电压、电流，门磁系统都会报警，故C错误；
D．此种门磁系统装在左右移动的房门上也会产生感应电压、电流，能起到报警的作用，故D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．卡文迪许测出了万有引力常量，故A错误；
B．奥斯特发现了电流的磁效应，故B错误；
C．安培等人发现了磁场对通电导线的作用力，故C错误；
D．法拉第根据电磁感应现象自制了史上第一台发电机，故D正确。
故选D。
13．ABD
【详解】
本题可采用逆向思维方式，若使通过闭合回路的磁通量不发生变化时，则棒ab中将不产生感应电流，设金属杆ab长为L，金属杆ab距离MP的距离为l1，棒的质量为m，则有
，
根据
若无感应电流产生，即有
则
所以
即随着时间增加，是增大的，且增大的速度越来越快，且为非线性关系时，ab中无感应电流产生，反之，则有感应电流产生，结合选项图像，故选ABD。
14．ABD
【详解】
AB．未接导线时或者接上导线后，表针晃动过程中表内线圈都切割磁感线，都会产生感应电动势，选项AB正确；
C．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈没有感应电流，从而不受安培力的作用，选项C错误；
D．接上导线后，根据楞次定律，表内线圈受到安培力产生阻尼作用，而使得表针晃动减弱，选项D正确。
故选ABD。
15．CE
【详解】
导线框在水平方向向右匀速，虽然在切割磁感线，但磁通量没有变，所以没有感应电动势，因此也不会有感应电流，故A错误；导线框在水平方向向右加速运动，虽然在切割磁感线，但磁通量没有变，所以没有感应电动势，因此也不会有感应电流，故B错误；导线框绕水平轴OO′转动，磁通量发生变化，有感应电流产生，故C正确；导线框以直导线为轴旋转，由于通电导线的磁感线是以导线为轴的一系列同心圆，所以穿过线框的磁通量没有变．因此不会有感应电流出，故D错误；导线框向直导线靠近时，导致穿过线框的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故E正确．所以CE正确，ABD错误．
16．见解析
【详解】
当穿过线框的磁通量发生变化时，线框中将产生感应电流。方法有：
（1）导线框向右平移或向左平移。
（2）导线框沿垂直纸面方向向纸内平移。
（3）导线框以边为轴向纸外转动。
（4）线圈不动，改变直导线中电流。
17．见解析
【详解】
当穿过线圈的磁通量发生变化时，就会产生感应电流，采取的措施有：
1．使线圈扩张；
2．使线圈缩小；
3．使线圈以某一直径为轴旋转；
4．将线圈拉出磁场。