13.3电磁感应现象及应用（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．下列说法正确的是（　　）
A．卡文迪什通过实验测出了万有引力常量G
B．牛顿提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
C．库仑发现了库仑定律并测出了静电力常量k
D．赫兹发现了电磁感应现象，总结出了产生感应电流的条件
2．如图所示，能观察到电流表指针发生偏转的操作是磁铁（　　）
A．静止在线圈中 B．插入线圈中 C．静止在线圈的左侧 D．静止在线圈的上方
3．如图所示，螺线管及灵敏电流计构成的回路整体向右以速度v靠近条形磁铁，下面几种说法中正确的是（　　）
A．只有螺线管速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流
B．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流
C．因磁体静止，螺线管中不会产生感应电流
D．螺线管中会产生感应电流
4．从奥斯特发现电流周围存在磁场后，法拉第坚信磁一定能生电。他使用下面装置进行实验研究，把两个线圈绕在同一个铁环上（如图），甲线圈两端A、B接着直流电源，乙线圈两端C、D接电流表。始终没发现“磁生电”现象。主要原因是（　　）
A．甲线圈中的电流较小，产生的磁场不够强
B．甲线圈中的电流是恒定电流，不会产生磁场
C．乙线圈中的匝数较少，产生的电流很小
D．甲线圈中的电流是恒定电流，产生的是稳恒磁场
5．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．
6．随着智能手机的发展，电池低容量和手机高耗能之间的矛盾越来越突出，手机无线充电技术间接解决了智能手机电池不耐用的问题。在不久的将来各大公共场所都会装有这种设备，用户可以随时进行无线充电，十分便捷。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入交变电流（不是恒定电流）后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（　　）
A．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
B．送电线圈中电流产生的磁场是变化的磁场
C．送电线圈和受电线圈不是通过电磁感应实现能量传递
D．由于手机和基座没有导线连接，所以不能传递能量
7．以下是课本上几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片，则叙述正确的是（　　）
A．图甲中断开开关瞬间，线圈里没有感应电流
B．图乙中电流方向如图所示，则铁环中心点的磁场垂直纸面向外
C．图丙中电流从流入时，发现小磁铁向上运动，则小磁铁的下端为S极
D．图丁中水平圆环从条形磁铁上方位置向下运动，位置穿过圆环的磁通量最大
8．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、电键和线圈B、电流计按如题图所示连接。下列操作中不能产生感应电流的是（　　）
A．电键闭合后，线圈A插入或拔出线圈B的过程中
B．线圈A插入线圈B中后，始终保持电键闭合
C．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间
D．线圈A插入线圈B中后，保持电键闭合，移动滑动变阻器的滑动触头
9．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
10．如图所示，MN与EF相互垂直、交点为O。两匀强磁场的边界为EF，方向均垂直于MN与EF所决定的平面，且磁感应强度大小相等、方向相反。一金属圆环放置在MN、EF所决定的平面内，圆心与O点重合。下列操作过程中能在金属圆环中产生感应电流的是（　　）
A．向右平移金属圆环
B．向上平移金属圆环
C．让金属圆环以EF为轴转动90°
D．让金属圆环以MN为轴转动90°
11．如图所示，线圈与灵敏电流计构成闭合电路，当磁铁向下插入线圈的过程中，发现电流计指针偏转，则当磁铁（　　）
A．从线圈中向上拔出时，电流计指针偏转
B．放在线圈中不动时，电流计指针向左偏转
C．按图示位置在线圈外面上下移动时，电流计指针不会偏转
D．按图示位置在线圈外面左右移动时，电流计指针不会偏转
12．如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是（　　）
A．ab向左运动，同时增大磁感应强度B
B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小
C．ab向右运动，同时使θ减小
D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角（0°<θ<90°）
13．一直导线通有水平向右的电流，带有绝缘外皮的金属圆环放置方式如下图所示。当导线中的电流增大时，圆环能产生感应电流的是（　　）
A．甲图中直导线与圆环在同一平面内
B．乙图中直导线与环面垂直
C．丙图中直导线在水平圆环直径正上方且与直径平行
D．丁图中直导线与圆环接触且与圆环直径重合
14．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
15．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
二、填空题
16．将一条形磁铁插入闭合线圈时，穿过线圈闭合面的磁通量将__________（选填“增大”“不变”或“减小”），线圈中将____________（选填“产生”或“不产生”）感应电流．
17．如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中：①导线中电流变大②线框向右平动，线圈产生感应电流的是___________。
18．如图所示，匀强磁场区域宽度为l，使一边长为d（d＞l）的矩形线框以恒定速度v向右通过磁场区域，该过程中没有感应电流的时间为_______。
三、解答题
19．查阅资料，介绍无线充电的工作原理。
20．某部侦探小说中描述了这样一种窃听电话的方法：窃听者将并排在一起的两根电话线分开，在其中一根电话线旁边铺设一条两端分别与耳机连接的导线，这条导线与电话线是绝缘的，如图所示。请运用所学知识分析该方法是否可行，为什么？
21．“天宫一号”是中国第一个空间实验室，“天宫一号”空间应用系统开展了太阳与地磁活动指数的中期预测等研究，其成果已成功应用于中国首次载人交会对接任务的空间环境预报。如图所示，太阳电池帆板可以为空间飞行提供动力和能源，假设“天宫一号”正绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，太阳帆板的面积，在图示位置地磁场与太阳帆板垂直，磁感应强度，太阳帆板和空间站都是通电性能良好的导体。
（1）在太阳帆板上将一个灵敏电流计与M、N相连构成闭合电路，试判断电流计指针能否偏转，并说明理由；
（2）如果在图示位置太阳帆板绕MN连线转过30°角，则穿过线圈的磁通量是多少？
22．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．卡文迪什通过实验测出了万有引力常量G。故A正确；
B．开普勒提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，即开普勒第一定律。故B错误；
C．库仑利用扭秤装置发现了库仑定律，但并没有测出静电力常量k的值。故C错误；
D．法拉第发现了电磁感应现象，总结出了产生感应电流的条件。故D错误。
故选A。
2．B
【详解】
B．感应电流的产生条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，磁铁插入线圈中过程穿过线圈的磁通量发生了变化，回路中会产生感应电流，能观察到电流表指针偏转，故B正确；
ACD．磁铁静止时，无论静止在什么位置，穿过线圈的磁通量都不发生变化，都不会产生感应电流，故ACD错误。
故选B。
3．D
【详解】
条形磁铁与螺线管靠近时，穿过螺线管的磁通量增大，螺线管与电流计组成闭合回路，根据感应电流产生条件，螺线管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
励磁线圈AB中的电流发生变化时，穿过线圈CD的磁通量发生变化，电流表G中产生感应电流。励磁线圈AB中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场，穿过线圈CD的磁通量都不发生变化，电流表G中没有感应电流。故D正确，ABC错误。
故选D。
5．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。
6．B
【详解】
A．根据题意，受电线圈中感应电流不是恒定电流，其产生的磁场的变化的，A错误；
B．送电线圈中电流产生的磁场是变化的磁场，在受电线圈中产生感应电流，B正确；
C．送电线圈和受电线圈是通过电磁感应实现能量传递，C错误；
D．由于手机和基座没有导线连接，能通过电磁感应传递能量，D错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．图甲中断开开关瞬间，电流从有到没有，则通过线圈P的磁通量发生了变化，线圈里有感应电流，所以A错误；
B．图乙中电流方向如图所示，根据右手定则，铁环中心点的磁场垂直纸面向里，所以B错误；
C．图丙中电流从流入时，根据安培定则，电磁铁上端为N极，发现小磁铁向上运动，则小磁铁的下端为极，所以C错误；
D．图丁中水平圆环从条形磁铁上方位置向下运动，通过圆环的磁通量为内部从S到N的磁通量和外部从N到S的磁通量的净磁通，内部磁通量大于外部且都相同，外部P处最小，因此先增大后减小，位置穿过圆环的磁通量最大，所以D正确；
故选D。
8．B
【详解】
A．电键闭合后，线圈A插入或拔出线圈B的过程中，穿过线圈B的磁通量发生变化，能产生感应电流，故A错误；
B．线圈A插入线圈B中后，始终保持电键闭合，穿过线圈B的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，故B正确；
C．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，能产生感应电流，故C错误；
D．线圈A插入线圈B中后，保持电键闭合，移动滑动变阻器的滑动触头，通过线圈A的电流变化，线圈A产生的磁场变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，能产生感应电流，故D错误。
故选B。
9．A
【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。
10．B
【详解】
感应电流产生的条件是，穿过线圈的磁通量发生变化：
ACD．向右平移金属圆环、让金属圆环以EF为轴转动90°、让金属圆环以MN为轴转动90°穿过线圈的磁通量始终为零，保持不变，所以无感应电流产生，故ACD错误；
B．向上平移金属圆环，穿过线圈的磁通量发生改变，能产生感应电流，故B正确。
故选B。
11．A
【详解】
A．磁铁从线圈中拔出时，线圈中磁通量减小，会产生感应电流，电流计偏转，故A正确；
B．磁铁放在线圈中不动时，线圈中磁通量不发生变化，电流计指针不偏转，故B错误；
C．当磁铁按图示位置在线圈外面上下移动时，穿过线圈的磁通量会发生变化，电流计会偏转，故C错误；
D．当磁铁按图示位置在线圈外面左右移动时，穿过线圈的磁通量会发生变化，电流计会偏转，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．ab向左运动，会使闭合回路面积变小，同时增大磁感应强度B，根据
可能使闭合回路的磁通量保持不变，则可能不会产生感应电流，选项A错误；
B．因闭合回路的磁通量
若使磁感应强度B减小，θ角同时也减小，则磁通量可能不变，则可能不会产生感应电流，选项B错误；
C．ab向右运动，会使闭合回路面积变大，同时使θ减小，根据
一定能使闭合回路的磁通量变大，则一定能有感应电流，选项C正确；
D．ab向右运动会使闭合回路面积变大，根据
同时增大磁感应强度B和θ角（0°<θ<90°），则磁通量可能不变，则可能不会产生感应电流，选项D错误；
故选C。
13．A
【详解】
由于通电导线周围产生的磁场是以导线为圆心的一系列同心圆，甲图中直导线与圆环在同一平面内，当导线中的电流增加时，穿过金属圆环的磁通量增加，根据产生感应电流的条件可知圆环中有感应电流产生；乙图中直导线与环面垂直，没有磁感线穿过圆环，因此当导线中的电流增加时，穿过金属圆环的磁通量仍为零，不会产生感应电流；丙、丁图中穿入圆环的磁感线的条数和穿出圆环的磁感线的条数相等，合磁通量为零，因此当导线中的电流增加时，穿过金属圆环的磁通量仍为零，不会产生感应电流。只有A能产生感应电流。
故选A。
14．D
【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。
15．D
【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。
16． 增大 产生
【详解】
[1][2]由磁通量定义可知，将一条形磁铁插入闭合线圈时，穿过线圈闭合面的磁通量将增大；线圈的磁通量变化，所以线圈中将产生感应电流。
17．①②
【详解】
对①，因Ⅰ增大而引起导线周围的磁场增强，使线框内的磁通量增大而产生感应电流。
对②，因离开直导线越远，磁感线分布越疏，如图乙所示。因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量发生变化，也能产生感应电流。
18．
【详解】
试题分析：从线圈右边刚到达磁场右边界直至线圈的左边刚进入磁场的过程，无感应电流，故没有感应电流的时间是；
考点：电磁感应现象
【名师点睛】
本题考查感应电流产生的条件，根据楞次定律判断线框中感应电流方向．当磁通量不变，没有感应电流，所以判断磁通量是否变化是解题的关键，关键掌握要牢固，运用要熟练．
19．见解析
【详解】
无线充电工作原理是：变化的电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给用电器充电，利用的是电磁感应现象。
20．电话中的电流大小和方向都随时间变化，因此电话线周围产生变化的磁场，通过耳机这个闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流，因此可以窃听到电话。
【详解】
电话中的电流大小和方向都随时间变化，因此电话线周围产生变化的磁场，通过耳机这个闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流，因此可以窃听到电话。
21．（1）不偏转；（2）
【详解】
（1）电流计的指针不偏转，因为穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流；
（2）根据
解得
22．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。
答案第1页，共2页
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