13.3电磁感应现象及应用 同步练习（Word版含答案）

人教版必修第三册 13.3 电磁感应现象及应用
一、单选题
1．下列四种情境中，说法正确的是（　　）
A．甲图中，金属框在匀强磁场中向右匀速运动时，会产生感应电流
B．乙图中，金属框在磁场中按图示方向转动时，会产生感应电流
C．丙图中，通电直导线与金属圆环直径重合，增大导线中的电流时，金属环中会产生感应电流
D．丁图中，磁铁向铝环B靠近时，铝环B将远离磁铁
2．如下四幅图中，工作原理相同的是（　　）
A．ABC图 B．ABD图 C．BCD图 D．ACD图
3．疫情期间，为确保社区居家隔离观察人员管控预防措施有效落实，工作人员启用了如图所示的门磁系统，强磁棒固定在门框上，闭合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。下列说法中正确的是（ ）
A．门磁系统的工作原理是利用了感应电流的磁效应
B．每次打开房门线圈中磁通量的变化量可能不相等
C．只有当房门向外打开时，门磁系统才会发生报警
D．此种门磁系统装在左右移动的房门上不会起作用
4．如图所示，边长为a的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场区域中，当把线圈由正方形变成圆形（周长不变），则关于穿过线圈的磁通量变化情况，下列说法正确的是（　　）
A．线圈的磁通量增加了 B．线圈的磁通量减少了
C．线圈的磁通量不变 D．回路中不产生感应电流
5．物理观念是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华，下列对初步形成的物质观念、运动观念、相互作用观念、能量等观念说法正确的是（　　）
A．电场中某一点电势大小与在该处的试探电荷量无关
B．物体的运动方向与它所受的合力方向一定相同
C．同向电流互相排斥、反向电流互相吸引是安培力作用的结果
D．法拉第提出“磁生电”思想是受到麦克斯韦电磁场理论的启发
6．在“探究感应电流的规律”实验中，电路连接如图所示，合上开关，让铁芯从副线圈上端静止释放，并穿出线圈，已知铁芯长度与副线圈长度相同，则电流传感器采集到的电流图像是下图中的（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，闭合圆形线圈放在范围足够大的匀强磁场中，下列情况线圈中能产生感应电流的是（　　）
A．线圈向右平移
B．线圈向上平移
C．线圈以ab为轴转动
D．线圈绕过圆心O且垂直于线圈平面的轴转动
8．如图所示，正六边形导线框ABCDEF处于垂直纸面向里的匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，O为导线框的几何中心，磁场空间足够大。为使导线框中能产生感应电流，下列措施可行的是（　　）
A．使导线框向右匀速运动
B．使导线框向左加速运动
C．使导线框绕过O点且垂直于线框平面的轴旋转
D．使导线框以AD连线为轴转动。
9．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．
10．如图所示，通电直导线垂直穿过闭合圆形线圈的中心，下列哪个说法正确（　　）
A．当导线中电流增大时，线圈中有感应电流
B．当线圈在垂直于导线的平面内左右平动时，线圈中有感应电流
C．当线圈上下平动时，线圈中有感应电流
D．以上各种情况下，线圈中都不会产生感应电流
11．下列说法正确的是（　　）
A．如图甲所示磁感线分布可知，直导线中的电流方向是向下的
B．如图乙所示，若长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受力的大小为F，则该处磁感应强必为
C．如图丙所示，闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动时，会在线圈中产生感应电流
D．如图丁所示，绕虚线轴转动的线圈平面S转到与匀强磁场的磁感线平行的位置时，穿过此线圈平面的磁通量为0
12．如图甲所示，当条形磁铁向下插入螺线管时，灵敏电流计的指针向右偏。如图乙所示把磁铁换为螺线管A，螺线管A的绕线方式如图丙所示。下列措施中使灵敏电流计的指针向左偏的是（　　）
A．图乙中，闭合开关后螺线管A向下移动 B．图乙中，闭合开关瞬间
C．图乙中，闭合开关后向右移动滑片P D．图乙中，闭合开关后向左移动滑片P
13．如图为探究产生电磁感应现象条件的实验装置，下列情况中不能引起电流表指针转动的是（　　）
A．闭合电键瞬间 B．电键闭合后断开瞬间
C．闭合电键后拔出螺线管铁芯瞬间 D．闭合电键后变阻器的滑动头不动
14．如图所示，矩形线框在匀强磁场中做下列四种运动，能够产生感应电流的是（　　）
A． B．
C． D．
15．如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，是它的对称轴，通电直导线AB与平行。若要在线圈中产生感应电流，不可行的做法是（　　）
A．以AB为轴，线圈绕AB顺时针转90°（俯视） B．线圈绕轴逆时针转动90°（俯视）
C．AB中电流I逐渐增大 D．AB中电流I先增大后减小
二、填空题
16．如图所示，边长为40cm的正方形闭合导线框，一半处在磁感应强度为的有界匀强磁场中，则穿过导线框的磁通量为________Wb，如果以ab边为轴，将导线框从图示位置转过60°的过程中，导线框中__________（选填“有”或“没有”）感应电流产生。
17．如图所示，在一条形磁铁的N极插向一螺线管的过程中，螺线管中磁通量________（选填不变、增加、减少），螺线管中________（选填“有”、“无”）感应电流。
18．如图所示，一矩形线圈与长直通电导线在同一平面内，且长直导线正好位于线圈的正中间，现使导线中的电流增大，则矩形线圈中产生的感应电流为________.
三、解答题
19．法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，当线圈M电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？
20．如图所示，一铝制导体圆环竖直套在一根固定的水平光滑绝缘杆ab上。
（1）当进行以下操作时，圆环中能否产生感应电流？若有感应电流产生，其方向如何？
操作1：圆环固定不动，条形磁铁从圆环中心位置沿竖直方向向下平移；
操作2：圆环不固定，条形磁铁N极向左插入圆环；
操作3：去除横杆ab，让圆环和条形磁铁同时从当前位置自由下落；
（2）除了上述操作，还有其他可能让圆环产生感应电流的操作方案吗？如果有，请指出各种方案中感应电流的方向。
21．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。
22．如图所示闭合线圈ABCD在通电长直导线正下方做下列各种运动时，会产生感应电流的是哪几种情况？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．甲图中，金属框在匀强磁场中向右运动时，穿过金属框的磁通量不变，不能产生感应电流，故A错误；
B．乙图中，金属框在磁场中按图示方向转动时，穿过金属框的磁通量会发生变化，会产生感应电流，故B正确；
C．丙图中，由于通电直导线与金属圆环直径重合，根据安培定则以及对称性可知穿过金属圆环的磁通量始终为零，即使增大导线中的电流，金属环中也不产生感应电流，故C错误；
D．丁图中，磁铁向铝环B靠近时，铝环B中磁通量变化，但由于铝环B没有构成闭合回路，所以铝环B中不产生感应电流，所以铝环B将静止不动，故D错误。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
ACD的工作原理都是电磁感应；B是电流在磁场中受力。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．由题意可得门磁系统的工作原理是利用了电磁感应原理，故A错误；
BC．每次打开房门线圈中磁通量的变化量均相等，且向外开门还是向内开门，都有磁通量变化量，都有感应电流产生，门磁系统都会发生报警，故BC错误；
D．此种门磁系统装在左右移动时房门上时，线圈中磁通量不发生变化，此时的房门不会起作用，故D正确。
故选D。
4．A
【解析】
【详解】
线圈横截面是正方形时的面积
穿过线圈的磁通量
线圈横截面是圆形时的面积
穿过线圈的磁通量
磁通量增加了
磁通量发生了变化，则回路中产生了感应电流
故选A。
5．A
【解析】
【分析】
本题考查物理规律与概念的理解，体现物质观念和科学态度与责任的学科素养。
【详解】
A．电势是试探电荷在电场中某点具有的电势能与它的电荷量的比值，采用了比值定义法，电场中某一点电势大小与在该处的试探电荷量无关，A正确；
B．合力的方向与加速度的方向相同，物体的运动方向一定与它所受的合力方向没有必然联系，B错误；
C．同向电流互相吸引、反向电流互相排斥是安培力作用的结果，C错误；
D．法拉第提出“磁生电”思想是受到奥斯特发现电流周围存在磁场的启发，D错误。
故选A。
6．B
【解析】
【详解】
让铁芯从副线圈上端静止释放，并穿出线圈，铁芯向下速度越来越大，则穿过副线圈的磁通量变化越来越快，线圈中的磁通量先增加后减少因此感应电流会变化方向，感应电流变大，ACD错误，B正确。
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
A．线圈向右平移，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故A错误；
B．线圈向上平移，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流。故B错误；
C．线圈以ab为轴转动，穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流。故C正确；
D．线圈绕过圆心O且垂直于线圈平面的轴转动，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故D错误；
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
AB．磁场空间足够大，说明导线框无论向左还是向右运动，穿过闭合导线框的磁通量不发生改变，AB错误。
C．导线框绕过O点且垂直于线框平面的轴旋转时，磁通量不发生改变，C错误。
D．导线框以AD连线为轴转动时，有效面积发生变化，磁通量发生变化，导线框中产生了感应电流，D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【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。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．圆形线圈处在直线电流的磁场中，而直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上。因此，不论导线中的电流大小如何变化，穿过圆形线圈的磁通量始终为零，即穿过圆形线圈的磁通量不变，故A错误；
BCD．当线圈左右平动或上下平动时，穿过线圈的磁通量同样始终为零，即穿过线圈的磁通量不变，故B、C错误，D正确。
故选D。
11．D
【解析】
【详解】
A．根据磁感线分布，由安培定则可知，直导线中的电流方向是向上的，A错误；
B．只有通电导线与磁场方向垂直时，安培力
该处没有指明通电导线与磁场方向垂直，则该处磁感应强不一定为
B错误；
C．如图，闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动，穿过闭合回路的磁通量没有发生变化，虽然做切割磁感线运动，线圈中不会产生感应电流，C错误；
D．绕虚线轴转动的线圈平面S转到图示位置时磁场与线圈平面平行，穿过此线圈平面的磁通量为0，D正确。
故选D。
12．C
【解析】
【详解】
由图甲可知当穿过线圈向下的磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏，若使灵敏电流计的指针向左偏，则需穿过线圈向下的磁通量减少或穿过线圈向上的磁通量增加。图乙中，闭合开关后螺线管A向下移动、闭合开关瞬间或闭合开关后向左移动滑片P，穿过线圈向下的磁通量增加；闭合开关后向右移动滑片P，穿过线圈向下的磁通量减少，灵敏电流计指针向左偏，故C正确，A、B、D错误。
故选C。
13．D
【解析】
【详解】
AB．闭合电键和断开电键的瞬间，与线圈相连的回路磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生转动，AB错误；
C．闭合电键后拔出铁芯的瞬间，穿过与线圈相连的回路磁通量减小，产生感应电流，指针发生转动，C错误；
D．闭合电键后保持变阻器的滑动头位置不变，与线圈相连的回路磁通量不变，不产生感应电流，指针不转动，D正确。
故选D。
14．B
【解析】
【详解】
ACD三个图中，线圈在磁场中运动时，磁通量不变，则线圈中无感应电流产生；在图B中，线圈在磁场中转动时，磁通量不断变化，则会有感应电流产生。
故选B。
15．A
【解析】
【详解】
A．由于通电直导线周围的磁感线是绕AB的一系列同心圆，所以以AB为轴，线圈绕AB顺时针转90°（俯视）的过程中，线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故A不可行；
B．线圈绕轴逆时针转动90°（俯视），线圈的磁通量减小，会产生感应电流，故B可行；
C．AB中电流I逐渐增大，产生的磁场逐渐增强，线圈的磁通量增大，会产生感应电流，故C可行；
D．AB中电流I先增大后减小，产生的磁场先增大后减小，线圈的磁通量先增大后减小，会产生感应电流，故D可行。
故选A。
16． 0.04 没有
【解析】
【详解】
[1]由图，根据公式可得，穿过导线框的磁通量
[2]由图可知，将导线框从图示位置转过60°的过程中，穿过线圈得磁通量不发生变化，导线框中没有感应电流产生。
17． 增加 无
【解析】
【详解】
[1][2]．在一条形磁铁的N极插向一螺线管的过程中，螺线管中磁通量增加，螺线管中有感应电动势，但是无感应电流。
18．零
【解析】
【详解】
[1]根据右手螺旋定则可知，在导线右侧的线框内，磁场方向为垂直纸面向里，在导线左侧的线框内，磁场方向为垂直纸面向外，无论导线中的如何变化，根据对称性可知两部分的磁通量等大，但方向相反，所以穿过线圈的总磁通量恒为零，即不产生感应电流。
19．见解析
【解析】
【详解】
分析与解答首先明确，我们用楞次定律研究的对象是线圈N和电流表组成的闭合导体回路。
线圈M中的电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向的（如下图），这些磁感线穿过线圈N的方向是向下的，即线圈N中原磁场B0的方向是向下的。
开关断开的瞬间，铁环中的磁场迅速减弱，线圈N中的磁通量减小。
感应电流的磁场Bi（图中没有标出）要阻碍磁通量的减小，所以，Bi的方向与B0的方向相同，即线圈N中Bi的方向也是向下的。
根据右手螺旋定则，由Bi的方向判定，线圈N中感应电流Ii应沿下图所示的方向。
20．见解析
【解析】
【详解】
(1)操作1：圆环固定不动，条形磁铁从圆环中心向下平移，通过圆环的磁通量减小，所以圆环中能产生感应电流；根据楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可知圆环中的感应电流方向从条形磁铁向圆环看去为顺时针方向；
操作2：条形磁铁N极向左插入，穿过圆环的磁通量增加，所以圆环中能产生感应电流；根据楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可知圆环中的感应电流方向从条形磁铁向圆环看去为逆时针方向；
操作3：在圆环和条形磁铁自由下落的过程中，二者保持相对静止，穿过圆环的磁通量不变，所以不产生感应电流。
(2)有；可使圆环固定不动，条形磁铁向远离圆环方向移动，此时通过圆环的磁通量减小，所以圆环中能产生感应电流；根据楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可知圆环中的感应电流方向从条形磁铁向圆环看去为顺时针方向。
21．(1)2m/s2；(2)1T
【解析】
【详解】
(1)由
解得
(2)设匀强磁场的磁感应强度为B，则
解得
22．①③④⑤⑥
【解析】
【分析】
【详解】
长直导线电流的磁场的磁感线在垂直于导线的平面内是一组以导线与平面相交点为圆心的同心圆且距直导线越远磁场越弱。
①线圈向下平动时，磁感应强度减小，线圈的磁通量减小，故①线圈中有感应电流。
②线圈向右平动，磁通量不变，故②线圈中无感应电流。
③情况我们可以改画成下图甲那样，例如线圈从AB平移到位置，线圈的磁通量减小，所以③线圈中有感应电流。
④情况线圈的磁通量在不断变化，例如下图乙所示，在位置磁通量是减小的，在位置时磁通量是增大的，故④情况线圈中有感应电流。
⑤情况下当线圈绕轴转动时线圈的磁通量在不断地变化，例如当线圈绕轴从图示位置转过90°时磁通量由最大值减小为零，故⑤线圈中有感应电流。
⑥情况下当线圈绕轴转动时，线圈的磁通量在不断变化，例如下图丙所示，在AB位置时磁通量最大，当在位置时线圈的磁通量为零，故⑥线圈中有感应电流。
答案第1页，共2页
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