13.3电磁感应现象及应用课后练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

13.3电磁感应现象及应用
一、选择题（共15题）
1．一位丹麦物理学家曾以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表他的发现，首次揭示了电与磁的联系，开辟了物理学的新领域——电磁学。这位物理学家是（　　）
A．安培 B．库仑 C．奥斯特 D．法拉第
2．如图所示，空间内存在水平向右的匀强磁场，闭合导线框与磁场平行，下列情形中线框内产生感应电流的是（ ）
A．线框向右平移
B．线框向上平移
C．线框以边为轴转动
D．线框以边为轴转动
3．首先发现电磁感应现象的科学家是（ ）.
A．奥斯特 B．麦克斯韦 C．楞次 D．法拉第
4．如图所示，匀强磁场中有一个矩形闭合导线框绕轴线顺时针转动。在线框由水平位置转动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．磁场的磁感应强度不断减小 B．穿过线框的磁通量保持不变
C．穿过线框的磁感线条数增多 D．在线框中会产生感应电流
5．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G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G中无示数的是（　　）
A．开关闭合瞬间
B．开关断开瞬间
C．开关闭合一段时间后，来回移动变阻器滑动端
D．开关闭合一段时间后
6．如图所示，均匀分布有负电荷的橡胶圆环A和不带电的金属圆环B为同心圆，保持金属圆环位置固定，让橡胶圆环绕圆心在金属圆环的平面内沿顺时针方向匀速转动，则金属圆环（ ）
A．有沿逆时针方向的感应电流 B．感应电流为零
C．有扩张趋势 D．有沿顺时针方向转动的趋势
7．下列图示中的闭合线圈始终全部处在匀强磁场中运动，其中能产生感应电流的是（　　）
A． B．
C． D．
8．如图所示，矩形导线框处于整直面内，直导线与边平行且与线框平面共面，并通以向上的电流，则以下情况不能使线框中产生感应电流的是（　　）
A．线框以直导线为轴转动
B．线框以边为轴转动
C．线框沿线框平面向右平移
D．增大直导线中的电流
9．下列关于物理学史的说法正确的是（　　）
A．伽利略在做铜球沿斜面运动的实验时，倾角较大的斜面“冲淡”重力的作用更明显，使得测量时间更容易
B．牛顿可利用他发现的万有引力定律算出两个天体间的引力大小
C．发现电流磁效应的物理学家是安培
D．首先发现电磁感应现象的物理学家是法拉第
10．在科学研究的道路上经常会出现令人惋惜的遗憾．例如1825年瑞士年轻物理学家科拉顿一个人在研究电磁现象时，实验装置如图所示，为避免磁铁的磁场对小磁针的影响，他把实验装置放在两个房间，在右边房间里把磁铁反复插入线圈，然后跑到左边房间里观察，结果没有看到小磁针偏转，下列说法中正确的是
A．该实验线圈中肯定没有电流产生
B．该实验中的电流表量程肯定太大
C．科拉顿没看到小磁针偏转，是因为当他跑到另一个房间时，线圈中产生的电流已经消失
D．科拉顿没看到小磁针偏转，是因为该实验中的磁铁磁性太弱
11．下列说法正确的（　　）
A．金属棒在磁场中运动一定能产生感应电流
B．金属棒在磁场中运动一定能产生感应电动势
C．闭合导体回路在磁场中产生感应电流，则穿过回路的磁通量一定发生了变化
D．闭合导体回路在磁场中产生感应电流，则闭合回路的一部分一定相对磁场运动
12．如图所示，在平行于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场平行，O1O2与O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流（　　）
A．向左或向右平动 B．向上或向下平动
C．绕O1O2轴转动 D．绕O3O4轴转动
13．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是
A．闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动可以在回路中产生感应电流
B．穿过闭合回路的磁通量发生变化，可以在回路中产生感应电流
C．整个闭合回路在匀强磁场中垂直于磁场方向做切割磁感线运动，可以产生感应电流
D．只要穿过回路的磁通量发生变化，就会有感应电流产生
14．如图所示，在条形磁铁中央位置的正上方水平固定一铜质圆环．以下判断正确的是（ ）
A．释放圆环，环下落时产生感应电流
B．释放圆环，环下落时无感应电流
C．释放圆环，环下落时环的机械能守恒
D．释放圆环，环下落时环的机械能不守恒
15．如图甲所示为某品牌手机的无线充电器，其工作原理简化后如图乙所示．将交流电（电流随时间按正弦规律变化）接入送电线圈，手机电池通过转换电路连接受电线圈，将手机放在送电线圈上方即可对电池充电。关于无线充电的以下说法正确的是（　　）
A．该原理是应用了电磁感应
B．充电器工作时辐射出电磁波
C．受电线圈内产生的是恒定电流
D．若将恒定电流接入送电线圈，也可以对手机充电
二、填空题
16．归纳产生感应电流的条件∶
只要穿过_____导体回路的______发生变化，闭合电路中就有感应电流。
17．如图所示为“研究感应电流产生的条件”的实验电路。实验表明：当穿过闭合电路的_________发生变化时，闭合电路中就会有电流产生。电键S闭合后还有多种方法能使线圈C中产生感应电流，试写出其中的一种方法：________。
18．匀强磁场的磁感应强度T，矩形线圈的面积，开始B与S垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示。现将线圈以、中点连线（图中虚线）为轴翻转，此过程线圈的磁通量变化量为________，线圈中________（填“产生”或“不产生”）感应电流。
19．如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材．
(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路_____________________________ ．
(2)由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转( )
A．闭合开关
B．断开开关
C．保持开关一直闭合
D．将线圈A从B中拔出
(3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向______(填“左”或“右”)偏转．
三、综合题
20．“变化的磁场产生电场”，这是麦克斯韦电磁场理论的重要支柱之一。请你通过相关的实验事实和一定的逻辑推理，说明这个结论的正确性。
21．如图所示，当线圈在匀强磁场中绕OO′轴转动时，线圈中是否有感应电流 为什么
22．如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为=37°，宽度为L=0.5m，电阻忽略不计，其上端接阻值为R=4的电阻。一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为m=0.05kg，接入电路的电阻为r=l，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为=0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场。现将导体棒由静止释放，最终导体棒以v=2m/s的速度匀速运动，已知重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，求：
(1)导体棒MN刚释放瞬间的加速度a的大小；
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小。
23．我们在探究产生感应电流的条件中，用到了以下实验．在给出的实物图中，请用笔画线代替导线补全实验电路．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
首次揭示电与磁的联系的是丹麦物理学家奥斯特。
故选C。
2．C
【详解】
A、线框向右平移，磁通量不变，故无感应电流，故A错误；
B. 线框向上平移，磁通量不变，故无感应电流，故B错误；
C. 线框以ab边为轴转动，磁通量不断变化，有感应电流，故C正确；
D. 线框以bc边为轴转动，磁通量不变，故无感应电流，故D错误；
故选C．
3．D
【详解】
首先发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故D正确；
故选D。
4．D
【详解】
A．磁场的磁感应强度不变，A错误；
B．磁感线穿过线圈的面积发生变化，故穿过线框的磁通量发生变化，B错误；
C．磁感线穿过线圈的面积减小，给穿过线框的磁感线条数减小，C错误；
D．磁感线穿过线圈的面积发生变化，故穿过线框的磁通量发生变化，故在线框中会产生感应电流，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．开关闭合瞬间，电路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过线圈Ⅱ的磁通量增大，产生感应电流．故A错误；
B．将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无消失，穿过穿过线圈Ⅱ的磁通量减小，产生感应电流．故B错误；
C．通电时，来回移动变阻器滑动端时，变阻器接入电路的电阻变化，电路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过线圈Ⅱ磁通量变化，产生感应电流，故C错误．
D．开关闭合一段时间后，线圈中是恒定的电流，线圈产生稳恒的磁场，穿过线圈Ⅱ的磁通量不变，没有感应电流产生，故D正确。
故选：D。
6．B
【详解】
由于橡胶圆环沿顺时针方向匀速转动，产生沿逆时针方向恒定的等效电流，金属圆环中的磁通量恒定，金属圆环中没有感应电流，ACD错误，B正确。
故选B。
7．D
【详解】
AB．线圈向右运动时穿过线圈的磁通量不变，不会有感应电流，选项AB错误；
C．线圈转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则不会有感应电流产生，选项C错误；
D．线圈转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，则会有感应电流产生，选项D正确；
故选D。
8．A
【详解】
A．通电直导线产生的磁场磁感线是以直导线为圆心的同心圆，线框以直导线为轴转动，穿过线圈的磁通量不变，线框中不产生感应电流，故A正确；
B. 以ad为轴转动，穿过线框的磁通量减小，线框中产生感应电流，故B错误；
C. 由安培定则知穿过线圈的磁场方向垂直纸面向里。让线框在平面中向右远离MN，穿过线圈的磁通量减小，线框中产生感应电流，故C错误；
D. 增大直导线中的电流，磁场增强，穿过线框的磁通量增大，线框中产生感应电流，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．伽利略在做铜球沿斜面运动的实验时，不是倾角较大的斜面，而是倾角较小的斜面“冲淡”重力的作用更明显，使得测量时间更容易，故A错误；
B．牛顿在发现万有引力定律时，并没能得出引力常量G的具体值，后来卡文迪许测出了万有引力常量，才能算出两个天体之间的引力大小，故B错误；
C．发现电流磁效应的物理学家是奥斯特，不是安培，故C错误；
D．首先发现电磁感应现象的物理学家是法拉第，法拉第经过多年的实验探究终于发现了磁生电的现象，即电磁感应现象，故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A.将磁铁放入线圈的过程中，由于线圈切割磁感线而产生了电磁感应现象从而可以在电路中产生电流；
BCD.因电流周围存在磁场，故小磁针会发生转动，但当他切割完磁感线再跑到另一个房间时，线圈中产生的电流已经消失，所以小磁针也停止偏转，故BD错误，C正确；
11．C
【详解】
A．产生感应电流的条件：闭合回路和电源，金属棒在磁场中运动不一定产生感应电动势，也不一定有闭合回路，故A错误；
B．只有金属棒切割磁感线才会产生感应电动势，故B错误；
C．闭合回路中产生感应电流的条件即为则穿过回路的磁通量一定发生了变化，故C正确；
D．闭合导体回路在磁场中产生感应电流，闭合回路的一部分一定切割磁感线，故D错误．
故选C。
12．C
【详解】
A．当线圈向左或向右平动，沿磁感线方向平移时，线圈的磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故A错误；
B．当线圈向上或向下平动，沿垂直于磁感线方向移动时，线圈的磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故B错误；
C．当线圈以O1O2边为轴转动时，磁通量发生变化，穿过线圈的磁通量从无到有发生变化，有感应电流产生，故C正确；
D．当线圈绕O3O4边为轴转动时，磁感线始终与线圈平行，磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故D错误；
故选C。
13．AB
【详解】
只要闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动，闭合回路的磁通量发生了变化，电路中就有感应电流，故AB正确；整个闭合回路在匀强磁场中垂直于磁场方向做切割磁感线运动，如果磁通量没变化，也不会产生感应电流，故C错误；必须穿过闭合回路的磁通量发生变化，才会有感应电流产生，故D错误．所以AB正确，CD错误．
14．BC
【详解】
由条形磁铁磁场分布特点可知，穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为零．所以，在环下落的过程中磁通量不变，没有感应电流，圆环只受重力作用，则环下落时机械能守恒，故AD错误，BC正确．
故选BC
15．AB
【详解】
A．当送电线圈通上正弦交流电时，在受电线圈中会产生感应电动势，则该原理是应用了电磁感应，选项A正确；
B．根据电磁波产生的原理可知，充电器工作时辐射出电磁波，选项B正确；
C．因为在送电线圈上是正弦交流电，则在受电线圈内产生的是同频率的正弦交流电流，选项C错误；
D．若将恒定电流接入送电线圈，由于穿过受电线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，不能对手机充电，选项D错误。
故选AB。
16． 闭合 磁通量
【详解】
只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。
17． 磁通量 移动滑片（或拔出线圈A等）
【详解】
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，会产生感应电流；
当移动滑动变阻器时、或断开电键时、将线圈A插入或拔出时，穿过C线圈的磁通量发生变化，产生感应电流。
18． 0.4Wb或-0.4Wb 产生
【详解】
取开始时的磁通量为正值，则线圈的磁通量变化量为
根据楞次定律，闭合线圈中的磁通量发生了变化，所以线圈中产生感应电流。
19． ABD； 右；
【详解】
（1）探究电磁感应现象实验有两套电路；电源、开关、滑动变阻器、螺线管A组成控制电路；螺旋管B与电流计组成实验电路．
（2）当线圈B中有感应电流产生时，电流表指针发生偏转；根据感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，分析答题．
（3）根据楞次定律判断是否有感应电流产生，结合闭合开关瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转判断将滑动变阻器的滑片向右移动的过程中，灵敏电流计的指针的偏转方向．
解：（1）将电流表与大线圈B组成闭合回路，电源、开关、小线圈A组成闭合回路，电路图如图所示．
（2）AB、将开关闭合或断开，导致穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，电流表指针偏转，故AB正确；
C、保持开关一直闭合，则穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表指针偏转，故C错误；
D、将螺线管A插入（或拔出）螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，电流表指针偏转，故D正确．
（3）在开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏转．
故答案为（1）如图所示：
（2）ABD；
（3）右．
20．根据电磁感应现象，变化的磁场中的闭合回路会产生感应电流，即有了自由电荷的定向移动，说明闭合回路周围存在电场，促使自由电荷进行定向移动，如果没有闭合回路，电场也存在，所以变化的磁场产生电场。
【详解】
根据电磁感应现象，变化的磁场中的闭合回路会产生感应电流，即有了自由电荷的定向移动，说明闭合回路周围存在电场，促使自由电荷进行定向移动，如果没有闭合回路，电场也存在，所以变化的磁场产生电场。
21．a没有，b有，见解析
【详解】
在图（a）中，线圈绕平行于磁感线的轴转动，无论转到什么位置，线圈平面都没有磁感线穿过，即线圈的磁通量始终为零，所以线圈中没有感应电流。
在图（b）中，线圈绕垂直于磁感线的轴转动时，穿过线圈的磁感线条数不断发生变化，即磁通量发生了变化，所以线圈中有感应电流。
22．(1)2m/s2；(2)1T
【详解】
(1)由
解得
(2)设匀强磁场的磁感应强度为B，则
解得
23．
【详解】
在探究产生感应电流的条件实验中，有两个回路，一个回路是电源、开关、滑动变阻器、线圈A，用来产生变化的磁场；另一个回路是线圈B和电流计，用来检测是否有感应电流产生；所以电路如图：