5.2电磁感应现象及其应用 同步训练（Word版含答案）

5.2电磁感应现象及其应用
一、选择题（共15题）
1．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图4所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动可能是( )
A．匀速向右运动 B．加速向右运动
C．匀速向左运动 D．加速向左运动
2．下列说法错误的是（ ）
A．英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场．
B．安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，他认为在原子，分子等微粒内部存在着分子电流
C．丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，证明电流周围存在磁场
D．元电荷的数值最早是物理学家安培测得的 e=1.6×10-19C
3．如图1所示，把一铜线圈水平固定在铁架台上，其两端连接在电流传感器上，能得到该铜线圈中的电流随时间变化的图线。利用该装置可探究条形磁铁在穿过铜线圈的过程中，产生的电磁感应现象。两次实验中分别得到了如图2、3所示的电流—时间图线（两次用同一条形磁铁，在距铜线圈上端不同高度处，由静止沿铜线圈轴线竖直下落，始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计），下列说法正确的是（　　）
A．条形磁铁的磁性越强，产生的感应电流峰值越大
B．条形磁铁距铜线圈上端的高度越小，产生的感应电流峰值越大
C．条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能越大，产生的感应电流峰值越大
D．两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下
4．如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的磁感应强度的大小为B的匀强磁场中绕圆心O点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，圆盘的圆心和边缘间接有一个阻值为R的电阻，则通过电阻R的电流的大小和方向分别为（金属圆盘的电阻不计）（ ）
A．I＝，由d到c B．I＝，由c到d
C．I＝，由d到c D．I＝，由c到d
5．如图5所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，导体棒AB在金属框上向右运动；以下说法正确的是：
A．AB中无电流
B．AB中有电流，方向由A向B
C．AB中有电流，方向由B向A
D．AB中有电流，方向时而由A向B，时而由B向A
6．下列说法中错误的是（ ）
A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系
B．法拉第指出：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
C．安培提出分子电流假说，指出磁体和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的
D．荷兰物理学惠更斯详尽地研究了单摆的运动，确定了计算单摆周期的公式
7．如图所示，一个正方形闭合金属线框从某高度自由下落，中间穿过一匀强磁场，磁场方向与线框平面相垂直。从开始进入磁场到完全离开磁场，线框中感应电流随时间变化的情况可能是（　　）
A．大小及方向都保持不变
B．大小改变，而方向保持不变
C．开始进入磁场时电流减小，离开磁场时电流增大
D．开始进入磁场时电流增大，离开磁场时电流减小
8．如图所示，圆形闭合线圈处于匀强磁场中，磁感线与线圈平面平行，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径．以下情形中线圈中能产生感应电流的是（　　）
A．使线圈在线圈平面内平动
B．使线圈沿垂直纸面向外平动
C．使线圈以ac为轴转过30°
D．使线圈以bd为轴转过30°
9．如图，一匝数为N、面积为S、总电阻为R的圆形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面．当线圈由原位置翻转180°过程中，通过线圈导线横截面的电荷量为
A． B． C． D．
10．下列现象中，属于电磁感应现象的是（　　）
A．变化的磁场使闭合电路中产生电流
B．通电线圈在磁场中转动
C．小磁针在通电导线附近发生偏转
D．磁铁吸引小磁针
11．直导线ab放在如图所示的水平导体框架上，构成一个闭合回路。长直导线cd和框架处在同一个平面内，且cd和ab平行，当cd中通有电流时，发现ab向右运动。关于cd中的电流下列说法正确的是（　　）
A．电流肯定在增大，不论电流是什么方向 B．电流肯定在减小，不论电流是什么方向
C．电流大小恒定，方向由c到d D．电流大小恒定，方向由d到c
12．如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里．圆形金属环B正对磁铁A，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，下列说法正确的是(　　)
A．MN中电流方向N→M，B被A吸引
B．MN中电流方向N→M，B被A排斥
C．MN中电流方向M→N，B被A吸引
D．MN中电流方向M→N，B被A排斥
13．圆环形铁芯上绕有MN两个线圈，其绕向如图所示，cd处接有电源，下列说法正确的是
A．S接通瞬间、断开瞬间及保持接通时，都有电流通过电阻R
B．若S接通瞬间，发现b端电势比a端高，则c端一定是电源的正极
C．若S断开瞬间，发现b端电势比a端高，则c端一定是电源的正极
D．若S断开瞬间，发现有电流由a经电阻R流向b，则c端一定是电源的正极
14．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有（　　）
A．电吉他中电拾音器工作时利用了电流磁效应
B．选用优质铜弦，电吉他能更好地工作
C．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化
D．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
15．如图所示，粗细均匀的矩形导线框ABCD竖直放置在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，一质量为m、电阻不计的金属棒ab从靠近AB边开始静止释放，下落时棒的速度大小为v1，下落l时棒的速度大小为v2，已知导线框单位长度电阻为r，AB边和AC边的长度分别为l和2l，棒在下落过程中与线框始终接触良好，忽略摩擦力和空气阻力，则金属棒（　　）
A．下落时通过AB边的电流大小，方向A→B
B．下落l时金属棒的瞬时功率，电流方向a→b
C．从静止下落至过程通过棒的电量大于从下落至l过程通过棒的电量
D．从静止下落至过程电路产生的热量少于从下落至l过程电路产生的热量
二、填空题
16．如图是“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）将图中所缺导线补充完整___________；
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速拔出副线圈中，电流计指针将__________（填“向左偏”或“向右偏”），原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将__________（填“向左偏”或“向右偏”）；
17．如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向___________（填“左”或“右”）运动，并有___________（填“收缩”或“扩张”）趋势．
18．如图所示，匀强磁场中有一个固定的金属框，在框上放一根金属棒AB，金属框与金属棒构成闭合电路ABEF．当AB不动时，电路中_____（填“有”或“无”）感应电流；当AB向右移动时，电路中_____（填“有”或“无”）感应电流．
19．一个匝数为200匝，面积为20cm2的圆线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，磁感应强度在0．05s内由0．1T均匀增加到0．5T．在此过程中，磁通量的变化量是_______Wb，线圈中感应电动势的大小为_______V．
三、综合题
20．将长约15m的铜芯双绞线两端接在灵敏电流计上，拉开形成一个长回路。面对面站的两位同学像甩跳绳那样以每秒4～5圈的频率摇荡半个回路，如图所示。观察电流计指针的摆动情况并解释原因。换一个站位方向，再试一试。两位同学沿南北方向站立还是沿东西方向站立时实验现象更明显？这是为什么呢？
21．如图所示，长为 L、电阻 r＝0.3Ω、质量 m＝0.1kg 的金属棒 CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是 L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有 R＝0.5Ω 的电阻，量程为0~3.0A 的电流表串接在一条导轨上，量程为 0~1.0V 的电压表接在电阻 R 的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力 F 使金属棒右移，当金属棒以 v＝2m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。问：
(1)在图中标出两块表的正负接线柱；
(2)此满偏的电表是什么表？说明理由；
(3)拉动金属棒的外力 F 多大？
22．在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l＝0.4m，如图所示，框架上放置一接入电路的电阻为1Ω的金属杆cd，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计，若cd杆在水平外力的作用下以恒定加速度a＝4m/s2由静止开始向右沿框架做匀变速直线运动，则：
(1)在0~10s内平均感应电动势是多少？
(2)第10s末，回路中的电流多大？
23．某同学设计了一个发电测速装置，工作原理如图所示.一个半径为的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上.转轴的左端有一个半径为的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起沿顺时针方向（从左向右看）以角速度转动.圆盘上绕有不可伸长的细线，细线下端挂着一个质量为m＝0.5 kg的铝块.在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T. a点通过导线与导轨相连，b点通过电刷与O端相连.测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度.铝块由静止释放，下落h时，测得U＝0.6 V（细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g取10）.
（1）测U时，与a点相接的是电压表的正极还是负极？
（2）求此时铝块的速度大小.
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
AC．导线ab匀速向右或匀速向左运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，大线圈M产生的磁场恒定不变，穿过小线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生．故AC错误；
B．导线ab加速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增大，由右手定则判断出ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向里，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生逆时针方向的感应电流，故B错误；
D．导线ab加速向左运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由b→a，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向外，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生顺时针方向的感应电流．故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，故A正确；安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，他认为在原子、分子等微粒内部存在着分子电流，故B正确；丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，证明电流周围存在磁场，故C正确；元电荷的数值最早是物理学家密立根测得的，故D错误；本题选错误的，故选D．
3．C
【详解】
AB．根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化的越快产生的电流越大，则可知感应电流的大小应取决于磁铁下落的高度和磁铁的磁性强弱两方面因素，磁性越强、距线圈上端高度越大，产生的电流峰值越大，故A、B错误；
C．根据能量关系可知，减小的机械能全部转化为电能，故条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能越大，产生的感应电流峰值越大，故C正确；
D．根据楞次定律的应用的“来拒去留”可知，两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是向上的，故D错误；
故选C。
4．C
【详解】
试题分析：将金属圆盘看成无数条金属幅条组成的，这些幅条切割磁感线，产生感应电流，由右手定则判断可知：通过电阻R的电流强度的方向为从c到d．金属圆盘产生的感应电动势为：E=Br2ω，通过电阻R的电流强度的大小为：，故选C．
5．C
【详解】
穿过闭合电路的磁通量发生变化，有电流产生，由楞次定律可知C对；
6．B
【详解】
A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间存在某种联系，故A与题意不相符；
B．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B与题意相符；
C．分子电流假说是由安培提出来的；根据安培的分子电流假说可知，磁铁及通电导线的磁性是由于内部运动电荷产生的磁场叠加而成的，故C与题意不符；
D．惠更斯详尽研究单摆的振动，得到了单摆的周期公式，故D与题意不符。
故选B。
7．D
【详解】
AB．线圈进入磁场时，向里的磁通量增加；出离磁场时，向里的磁通量减小，则感应电流的方向一定相反，选项AB错误；
CD．若线圈进入磁场时满足
即当时线圈匀速进入磁场；
若线圈进入磁场时的速度，则线圈将减速进入磁场，此过程中电流减小；当线圈出离磁场时速度可能等于v0也可能大于v0，则线圈出离磁场时可能匀速，也可能减速，即感应电流可能不变或者减小，选项C错误；
若线圈进入磁场时的速度，则线圈将加速进入磁场，此过程中电流增加；当线圈出离磁场时速度可能等于v0也可能大于v0，则线圈出离磁场时可能匀速，也可能减速，即感应电流可能不变或者减小，选项D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．图示位置线圈与磁场平行，穿过线圈的磁通量为零，使线圈在线圈平面内平动，穿过线圈的磁通量保持为零，没有变化，故不产生感应电流，故A错误；
B．图示位置线圈与磁场平行，穿过线圈的磁通量为零，使线圈沿垂直纸面向外平动，穿过线圈的磁通量保持为零，没有变化，故不产生感应电流，故B错误；
C．使线圈以ac为轴转动30°，线圈与磁场保持平行，穿过线圈平面的磁通量一直为零，没有变化，故不产生感应电流，故C错误；
D．当线圈以bd为轴转动30°，穿过线圈的磁感线条数将发生变化，则磁通量将发生变化，则线圈有感应电流产生，故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
由法拉第电磁感应定律：E=N可求出感应电动势大小，再由闭合电路欧姆定律I=可求出感应电流大小，根据电量的公式q=It，可得q=N．由于开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻转180°，则有△ =2BS，所以由上公式可得：q=N，故B正确，ACD错误；故选B．
10．A
【详解】
A．变化的磁场使闭合电路中产生电流属于电磁感应，故A正确；
B．通电线圈在磁场中转动是因为通电导体在磁场中会受安培力的作用，属于电动机工作原理，故B错误；
C．小磁针在通电导线附近发生偏转属于电流的磁效应，故C错误；
D．磁铁吸引小磁针属于磁极间的相互作用，故D错误。
故选A。
11．A
【详解】
直导线ab放在水平导体框架上，构成一个闭合回路，ab向右运动，说明ab棒受到的安培拉力水平向右，现在分两种情况：①cd中的电流从c到d，闭合回路的处于向上的磁场中，且ab棒受到的安培拉力水平向右，根据左手定则可知ab棒的感应电流从b到a，回路产生的新磁场与原磁场反向，在根据楞次定律，原磁场增强，故cd中的电流增大；②cd中的电流从d到c，闭合回路的处于向下的磁场中，且ab棒受到的安培拉力水平向右，根据左手定则可知ab棒的感应电流从a到b，回路产生的新磁场与原磁场反向，在根据楞次定律，原磁场增强，故cd中的电流增大。故BCD错误，A正确。
故选A。
12．B
【详解】
MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的磁场方向向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向向右，B被A排斥．
A．MN中电流方向N→M，B被A吸引，与结论不相符，选项A错误；
B．MN中电流方向N→M，B被A排斥，与结论相符，选项B正确；
C．MN中电流方向M→N，B被A吸引，与结论不相符，选项C错误；
D．MN中电流方向M→N，B被A排斥，与结论不相符，选项D错误；
故选B．
13．BD
【详解】
试题分析：S接通瞬间、断开瞬间穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，则有电流通过电阻R；保持接通时，穿过线圈的磁通量不发生变化，不会产生感应电流，则没有电流通过电阻R，选项A错误；若S接通瞬间，发现b端电势比a端高，说明产生了通过R向上的电流，说明圆环中的磁场是逆时针方向，原磁场的方向为顺时针方向，由右手定则可知，c端是电源的正极，选项B正确；同理可知，C错误；若S断开瞬间，发现有电流由a经电阻R流向b，说明感应电流的磁场是瞬时针方向，原磁场也为顺时针，则c端一定是电源的正极，选项D正确；故选BD．
14．CD
【详解】
A．电吉他中电拾音器工作时利用了电磁感应原理，选项A错误；
B．铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，故B错误；
C．弦振动过程中，切割磁感线的方向不断变化，则线圈中的电流方向不断变化，选项C正确；
D．根据法拉第电磁感应定律可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，选项D正确。
故选CD。
15．CD
【详解】
A．下落时，总电阻为，总电流为，通过AB边的电流为，电流方向B→A，故A错误；
B．下落l时，总电阻为由
得
方向a→b，故B错误；
C．因
磁通量的变化量之比为1：1，总电阻从静止下落至过程小，电量大，故C正确；
D．产生的热量
两过程磁通量变化相等，因从下落到l过程E势，故产生的热量也大。故D正确。
故选CD。
16． 向左偏 向右偏
【详解】
(1)要使原线圈产生磁场，必须对其充电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合回路。灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合回路。如图
(2)闭合开关时磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏。说明磁通量增加时灵敏电流计的指针向右偏，合上开关后，将原线圈迅速拔出副线圈中，通过线圈的磁通量减小，电流计指针将将向左偏。
原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，通过线圈的磁通量增加，电流计指针将将向右偏。
17． 左， 收缩
【详解】
变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势。
18． 无 有
【详解】
试题分析：当闭合回路中的部分导体做切割磁感线运动时，导致磁通量变大，从而使导体中可以产生感应电流．
解：根据题意可知，当AB不动时，则磁通量不变，则没有感应电流；当导体沿纸面向右运动时，穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流．
故答案为无，有．
19． 4×10-4 1.6
【详解】
试题分析：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：△ = 2- 1=（B2-B1）S sin30°=4×10-4Wb
而磁通量变化率为：,则线圈中感应电动势大小为：；
20.由题意，摇荡半个回路，当其向下摇时，穿过整个回路的磁通量减小，则回路中产生感应电流通过电流计；当其向上摇时，穿过整个回路的磁通量增大，则回路中也产生感应电流通过电流计，根据楞次定律可知，此时通过电流计的感应电流方向与当其向下摇时产生的感应电流方向相反，因此观察电流计指针是左右摆动的。
由于地磁场是从地球的南极附近经空中指向地球北极附近，根据法拉第电磁感应定律可知，当两位同学沿东西方向站立时，磁通量的变化最快，所以产生的感应电动势更大，电流计指针偏转更明显。
21．（1）电压表上正下负、电流表左正右负；（2）电压表满偏，理由见解析；（3）1.6N
【详解】
(1)根据右手定则可知电压表上正下负、电流表左正右负
(2)电压表满偏
若电流表满偏，则I=3A
根据欧姆定律
大于电压表量程，故电压表满偏
(3)U=1V时根据欧姆定律
由能量守恒可知回路的电功率等于外力的功率，即
解得F=1.6N
22．(1)1.6V；(2)3.2A
【详解】
(1)金属杆10 s内的位移
x＝at2＝200m
由法拉第电磁感应定律得
(2)金属杆第10 s末的速度
v′＝at＝40 m/s
此时回路中的感应电动势
E′＝Blv′
则回路中的电流为
23．（1）正极（2）4 m/s
【详解】
（1）由右手定则可判断a点电势比b点电势高，所以与a点相接的是电压表的正极.
（2）由法拉第电磁感应定律得
又
得
此时铝块的速度大小为
所以有
答案第1页，共2页