5.2电磁感应现象及其应用 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）必修第三册 5.2 电磁感应现象及其应用
一、单选题
1．如图所示线圈abcd在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下线圈中没有感应电流产生（　　）
A．使线圈在磁场中加速平移
B．把线圈变成圆形（周长不变）
C．使磁场增强或减弱
D．使线圈以过ab的直线为轴旋转
2．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
3．如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路，在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是（　　）
A．线圈不动，磁铁插入线圈时
B．磁铁插在线圈内不动
C．线圈不动，磁铁拔出线圈时
D．磁铁和线圈相对移动时
4．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
5．如图所示，甲、乙、丙为三个相同的铝管，甲、乙两管的侧壁分别开有横槽和竖槽，丙管未开槽，现将三个铝管分别套在竖直圆柱形强磁铁上，由上端口静止释放，忽略管与磁铁间的摩擦以及开槽后管的质量变化。关于铝管穿过强磁铁的时间，下列判断正确的是（　　）
A．甲最短 B．乙最短
C．丙最短 D．甲、乙相同
6．如图所示，单匝金属矩形线框垂直放在一足够大的匀强磁场中。已知，磁感应强度。下列说法正确的是（　　）
A．线框与磁场垂直时，穿过线框平面的磁通量为0
B．线框与磁场平行时。穿过线框平面的磁通量为
C．线框绕轴线匀速转动过程中，线框内有感应电流
D．线框绕边匀速转动过程中，线框内不会产生感应电流
7．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d。用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间存在如图所示的匀强磁场，当开关S闭合后，极板间一质量为m，电荷量为的微粒恰好在竖直平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g，则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（　　）
A．正在增加， B．正在减弱，
C．正在减弱， D．正在增加，
8．如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（　　）
A．在t1时刻，FN>G，P有扩张的趋势
B．在t2时刻，FN>G，P有缩小趋势
C．在t3时刻，FN=G，P中有感应电流
D．在t4时刻，FN＞G，P有收缩的趋势
9．下列选项中的操作能使如图所示的三种装置不能产生感应电流的是（　　）
A．甲图中，使导体棒顺着磁感线运动
B．乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈
C．丙图中，使小螺线管插入大螺线管中不动，断开开关瞬间
D．丙图中，开关保持闭合，使小螺线管插入大螺线管中不动，移动滑动变阻器滑片
10．如图所示为电动汽车无线充电原理图。当汽车行驶到安装在地面的发射线圈装置上，接收线圈即可“接收”到发射线圈的电流，从而对电池进行充电。关于无线充电，下列说法中正确的是（　　）
A．主要利用了电流的热效应
B．主要利用了电磁感应原理
C．需将发射线圈接直流电源
D．需将接收线圈正对发射线圈
11．两个线圈绕在铁芯上分别与电源、电流计组成如图所示的电路，开关S1和S2均断开，下列操作中可观察到电流计指针偏转的是（　　）
A．闭合S1瞬间
B．闭合S2瞬间
C．先闭合S2，再闭合S1瞬间
D．先闭合S1至稳定后，再闭合S2瞬间
12．第一个发现并总结“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应的科学家是（　　）
A．法拉第 B．奥斯特 C．楞次 D．麦克斯韦
13．物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，为人类的科学做出了巨大贡献。下列描述中符合物理学史实的是（　　）
A．奥斯特在实验中观察磁生电的现象，揭示了电和磁之间存在联系
B．安培在实验中观察到电流的磁效应，进一步分析和实验后证实了磁生电的猜想
C．楞次通过实验探究得出：闭合回路中感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．法拉第根据通电螺线管产生的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
14．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生逆时针方向感应电流的是（　　）
A．同时增大，减小 B．同时减小，增大
C．同时以相同的变化率增大和 D．同时以相同的变化率减小和
15．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
二、填空题
16．G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向_______（填“上”、“下”）；图(3)中的电流表G的指针向____偏（填“左”、“右”）图(4)中的条形磁铁下端为______极（填“N”、“S”）。
17．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN将在__________的作用下向右运动，由此可知PQ所做的运动是__________。
18．如图所示，用导线将螺线管两端与灵敏电流计相连，把条形磁铁迅速插入螺线管的过程中，穿过螺线管的磁通量将_________ (填“增大”“不变”或“减小”)，灵敏电流计的指针将_________ (填“会”或“不会”)发生偏转。
19．用安培定则判断直线电流周围磁感线方向时，伸直的拇指方向指向与______的方向一致；螺丝刀与磁铁接触后就会显示出磁性的现象叫做__________；如图所示，矩形闭合导线框abcd绕轴线OO′在匀强磁场中转动，线框中________感应电流。（选填“产生”或“不产生”）
三、解答题
20．如图所示，条形磁铁以某一速度v向螺线管靠近，此时螺线管中是否产生感应电流？如果产生，感应电流的方向是怎样的？
21．现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。电子感应加速器的圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，如图所示，设法把高能电子引入其中，能使其进一步加速。若电子在半径为r = 0.84m圆轨道上，经4.2×10-3s时间获得的能量为E=120MeV，假设这期间电磁铁线圈中的电流增大使电子轨道内的磁场是线性变化的，磁通量从零增加到1.8Wb，求：
（1）这期间环形真空室内将产生多大的感应电动势？
（2）这期间电子在真空室中大约绕行了多少圈？ （ 保留两位有效数字）
（3）有人说，当电磁铁线圈中的电流减小，环形真空室内电子轨道内的磁场也会线性变化从而也能产生感应电动势使电子加速，所以电磁铁线圈中的电流减小也是可以的。你同意这个观点吗？请简述理由。
22．下图是法拉第圆盘发电机的示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。使圆盘转动，电阻R中就有电流通过。
(1)说明圆盘发电机的原理。
(2)圆盘如图方向转动，请判断通过R的电流方向。
(3)如果圆盘的半径为r，匀速转动的周期为T，圆盘全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。请讨论这个发电机的电动势与上述物理量的关系。
23．动圈式扬声器的结构如图所示。线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动。音频电流通进线圈，安培力使线圈左右运动。纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。这样的扬声器能不能当作话筒使用？也就是说，如果我们对着纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流？为什么？
24．把一个铜环放在匀强磁场中，使铜环的平面跟磁场方向垂直（图甲）。如果使铜环沿着磁场的方向移动，其中是否有感应电流？为什么？如果磁场是不均匀的（图乙），是否有感应电流？为什么？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A．使线圈在磁场中加速平移，由于面积与磁感应强度都不变，所以磁通量保持不变，则没有感应电流，所以A正确；
B．根据
把线圈变成圆形（周长不变），面积变大，磁通量增大，所以有感应电流，则B错误；
C．根据
使磁场增强或减弱，磁通量发生变化，所以有感应电流，则C错误；
D．使线圈以过ab的直线为轴旋转，通过线圏的磁通量发生了变化，所以有感应电流，则D错误；
故选A。
2．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。
3．B
【解析】
【详解】
ACD．只要是线圈中的磁通量发生变化，回路中就会由感应电流，指针便会偏转。在线圈不动磁铁插入拔出过程中、磁铁和线圈相对移动的过程中磁通量均发生变化，都有感应电流产生，则电流表指针都能发生偏转，故ACD错误；
B．磁铁放在螺线管中不动时，线圈中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，电流表指针不发生偏转，故B正确。
故选B。
4．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。
5．B
【解析】
【详解】
下落过程中，铝管中磁通量变化会产生感应电流，根据楞次定律“阻碍”含义可知，受到向上的安培力阻碍其运动，乙管开有竖槽，电阻最大，产生的感应电流最小，因此安培力最小，运动最快，因此乙向下运动的时间最短，故ACD错误，B正确。
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
AB．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量
线框与磁场垂直时，磁通量最大；线框与磁场平行时，磁通量等于0，故A B错误；
CD．闭合回路中产生感应电流的条件是穿过回路的磁通量发生改变，线框绕轴或者绕轴转动时，穿过线框的磁通量一直在发生改变，线框内都会有感应电流，故C正确，D错误。
故选C。
7．D
【解析】
【详解】
带正电的微粒恰好在竖直平面内做匀速圆周运动，可知电场力和重力平衡
mg=Eq
上极板带负电，根据楞次定律可知，线圈中的磁场B正在增加；此时感应电动势
解得
故选D。
8．C
【解析】
【详解】
A．在t1时刻，Q的电流增大，P的磁通量增大，根据楞次定律和左手定则，两个线圈相互排斥，P有收缩的趋势，A错误；
BD．在t2和t4时刻，电流不变，P中不产生感应电流，两个线圈之间没有相互作用力，P没有变化，BD错误；
C．在t3时刻，Q的电流等于零，两个线圈没有相互作用力FN=G。该时刻，电流的变化率不等于零，P中磁通量变化有感应电流，C正确；
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
A．图甲中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，所以无感应电流，故A正确；
B．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，线圈中都能产生感应电流，故B错误；
C．图丙中开关S断开，回路中为电流减小，小螺线管A产生的磁场减小，螺线管B中的磁通量减少，故有感应电流，故C错误；
D．图丙中开关S保持闭合，小螺线管A插入大螺线管B中不动，移动滑动变阻器的滑片使闭合回路中的电流变化，从而使小螺线管A产生的磁场变化，故大螺线管B中的磁通量变化，有感应电流，故D错误。
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
AB．无线充电主要利用电磁感应原理，故A错误，B正确；
C．需将发射线圈接交流电源，变化的电流才可能产生变化的磁场，从而生成感应电流，故C错误；
D．接收线圈没有正对发射线圈时，也可引起通过接收线圈的磁通量变化，产生感应电流，故D错误。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
A．只闭合S1瞬间，左边线圈的磁通量增加，右边线圈中会产生感应电动势，但是由于S2不闭合，则右边线圈中不会产生感应电流，电流计不偏转，选项A错误；
B．若S1不闭合，只闭合S2瞬间，两边线圈中无磁通量，更没有磁通量变化，则右边线圈不会有感应电流，电流计不会偏转，选项B错误；
C．先闭合S2，再闭合S1瞬间，穿过左边线圈的磁通量增加，右边线圈中会产生感应电流，电流计指针偏转，选项C正确；
D．先闭合S1至稳定后，左边线圈中的磁通量不变，则右边线圈中无感应电流，则再闭合S2瞬间，电流计指针不偏转，选项D错误。
故选C。
12．A
【解析】
【详解】
第一个发现并总结“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应的科学家是法拉第。
故选A。
13．C
【解析】
【详解】
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故A错误；
B．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，法拉第进一步分析和实验后证实了磁生电的猜想，故B错误；
C．楞次通过实验探究得出，闭合回路中感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故C正确；
D．安培根据通电螺线管产生的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故D错误。
故选C。
14．A
【解析】
【详解】
A B. 由于两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合，变化前金属圆环的磁通量为0，要使环中产生感应电流，金属圆环的磁通量一定增大，并且环中产生逆时针方向感应电流,，感应电流产生的感应磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律可知，金属圆环的磁通量变化只能向里增大，可能的变化如下：
①和同时增大，增大比增大快；
②和同时减小，减小比减小慢；
③同时增大，减小；
选项A正确，B错误；
CD. 同时以相同的变化率增大和或同时以相同的变化率减小和，金属圆环的磁通量始终为0，不会产生感应电流，选项CD错误。
故选A。
15．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。
16． 下 右 S
【解析】
【分析】
【详解】
[1]指针左偏说明线圈中电流方向向下，感应电流产生的磁场方向向下，原磁场方向向上，二者方向相反，说明线圈中磁通量增加，由楞次定律分析可磁铁要靠近线圈，故条形磁铁的运动方向是向下。
[2]由楞次定律分析，原磁场方向向下，线圈中磁通量增大，为阻碍磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可知线圈中电流方向向上，电流从右端流入电流表，故电流表G的指针向右偏。
[3]指针右偏说明线圈中电流方向向上，感应电流产生的磁场方向向上，因磁铁远离线圈，线圈磁通量减小，为阻碍磁通量减小，原磁场和感应电流产生的磁场方向相同，说明原磁场方向也向上，故条形磁铁下端为S极。
17． 安培力 向左加速或向右减速
【解析】
【详解】
[1]水平放置光滑轨道上的金属棒MN位于磁场中，当线圈L2中产生感应电流时，金属棒MN会受到磁场对它的安培力作用下从而发生运动；
[2]金属棒MN向右运动，据左手定则可得，通过金属棒MN的电流方向是M到N，所以线圈L2中电流的磁场方向由L1指向L2；所以L1中磁场是由L1指向L2的减小或由L2指向L1的增大，通过PQ的电流是Q到P的减小或P到Q的增大，所以PQ所做的运动是向右减速或向左加速。
18． 增大 会
【解析】
【详解】
[1][2]把条形磁铁迅速插入螺线管的过程中，穿过螺线管的磁通量将增大，电路将产生感应电流，灵敏电流计的指针将会发生偏转。
19． 电流 磁化 产生
【解析】
【详解】
[1]用安培定则判断直线电流周围磁感线方向时，伸直的拇指方向指向与电流的方向一致；
[2]螺丝刀与磁铁接触后就会显示出磁性的现象叫做磁化；
[3]如图所示，矩形闭合导线框abcd绕轴线OO′在匀强磁场中转动，线框中磁通量不断变化，则产生感应电流。
20．产生感应电流，方向在螺线管中由下到上
【解析】
【详解】
当磁铁向左运动时，导致线圈的磁通量向下增大，感应电流的产生的磁场与它相反；据右手螺旋定则可知，螺线管产生感应电流，感应电流方向在螺线管中由下到上。
21．（1）；（2） 圈；（3）见解析
【解析】
【详解】
（1）当磁场线性增大时，电子所处的环形真空室内将产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律得

（2）电子在真空室中运动一周电场力做功
W1 =eE1

故获得120MeV的能量需绕行的圈数

圈
（3）不同意；尽管磁场线性减小也能产生感应电动势使电子加速，但减小的磁场不能提供越来越大的洛仑磁力以维持电子绕行所需的向心力。
22．(1) 铜盘可以看成是由无数根半径为r的铜线组成，铜盘转动过程铜导线在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势，圆盘相当于电源对外供电。 (2) 由下到上；(3)
【解析】
【详解】
(1)铜盘可以看成是由无数根半径为r的铜线组成，铜盘转动过程铜导线在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势，圆盘相当于电源对外供电。
(2)圆盘如图方向转动，根据右手定则可知，通过R的电流方向由下到上。
(3) 铜盘转动的角速度
铜盘边缘上点的线速度
铜盘转动产生的感应电动势
23．能；原因见解析
【解析】
【详解】
这样的扬声器能当作话筒使用；当人对着纸盆说话时，线圈会在声波的带动下在振动，从而切割磁感线产生感应电流，从而把声音信号变为电信号。
24．见解析
【解析】
【详解】
如果使铜环沿着磁场的方向移动，则穿过铜环的磁通量不变，不会产生感应电流；如果磁场是不均匀的，如果使铜环沿着磁场的方向移动，则穿过铜环的磁通量发生变化，会产生感应电流。
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