人教版（2019）物理必修三同步学习笔记：13.3 电磁感应现象及应用（有解析）

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人教版（2019）物理必修三同步学习笔记：13.3电磁感应现象及应用
一、磁通量的变化
磁通量的变化大致可分为以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图(a)所示．
(2)面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．
(3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．

二、产生感应电流的条件
1．实验：探究感应电流产生的条件
探究一：如图甲实验中，让导体棒在磁场中保持相对静止时或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合回路中都没有电流，当导体ab做切割磁感线运动时，闭合回路中有电流产生．

探究二：如图乙，当线圈A的电流不变时，线圈B所在的回路中没有电流产生；当线圈A的电流变化时，线圈B所在回路中就有了电流．
2．产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流．
考点一　电磁感应现象的发现及认识
1．在物理学发展过程中，许多科学家做出了杰出的贡献，下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特发现了电流间的相互作用规律
B．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律
C．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
D．法拉第观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流
【详解】A．安培发现了电流间的相互作用规律，故A错误；
B．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，故B错误；
C．根据安培定则判断出通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场有相似性，安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场有相似性，提出了分子电流假说，故C正确；
D．法拉第观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，不会出现感应电流，故D错误。
故选C。
考点二　磁通量变化情况的判断
2．如图所示，面积为S的矩形线框处在足够大的匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，磁感应强度大小为B。现使线框以边为轴，从图示位置开始匀速转动，下列说法正确的是（　　）
A．转动过程线框中一直没有感应电流
B．转过角时，穿过线框的磁通量为
C．转过角时，穿过线框的磁通量为
D．转过角过程中，穿过线框的磁通量变化量为0
【详解】A．线框以边为轴，从图示位置开始匀速转动过程中，磁通量发生变化，所以有感应电流产生，故A错误；
B．线框以边为轴，从图示位置转过角时，穿过线框的磁通量为
故B正确；
C．线框以边为轴，从图示位置转过角时，线框与磁场平行，所以穿过线框的磁通量为0，故C错误；
D．转过角过程中，穿过线框的磁通量变化量为
故D错误。
故选B。
考点三　有无感应电流的判断
3．如图所示，下列矩形线框在无限大的匀强磁场中运动，则能够产生感应电流的是（　　）
A． B．
C． D．
【详解】矩形线框的磁通量发生变化，才能产生感应电流。
故选D。
4．下列四幅图中可探究磁场对电流作用的是（　　）
A． B．
C． D．
5．某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象，下列说法中正确的是（　　）
A．在甲图中，AB导线上下运动时，发现有感应电流产生
B．在乙图中，将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中，磁通量的变化量相同
C．在丙图中，闭合开关s后，将滑片P向右移动的过程中，由于导线没有做切割磁感线的运动，故没有感应电流产生
D．在丙图中，闭合开关s后，当滑片P向左减速移动的过程中，线圈B的磁通量减少，当滑片P向左加速移动的过程中，线圈B的磁通量增加
6．如图所示，螺线管B套在螺线管A的外边，下列情况中不能引起电流计指针偏转的是（　　）
A．在接通开关瞬间
B．在断开开关瞬间
C．在开关接通时，线圈A中电流稳定后移动滑动变阻器的滑片
D．在开关接通时，线圈A中电流稳定后
7．跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则（　　）
A．向任意方向摇绳一定都能产生电流 B．电流方向与绳子运动方向无关
C．跳绳发电属于电磁感应 D．跳绳发电属于电流的磁效应
8．如图所示，一根条形磁铁穿过一个弹簧线圈，先将线圈拉开，在放手后则穿过线圈的磁通量如何变化（　　）
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法判断
9．如图所示，在纸面内放有一磁铁和一圆形导线圈，下列情况线圈中能产生感应电流的是（　　）
A．将磁铁在纸面内向上平移
B．将磁铁在纸面内向右平移
C．将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内
10．下列符合物理学史实的是（　　）
A．安培发现了电磁感应现象，实现了磁生电的设想
B．库仑最终测得了元电荷的电量，并确定了库仑定律
C．奥斯特发现了电流的磁效应
D．法拉第提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质
11．如图，水平桌面上平放一矩形导线框abcd，O为线框中心。匀强磁场竖直向上，下列操作可使线框中产生感应电流的是（　　）
A．线框水平向右平动
B．线框竖直向上平动
C．线框绕过O点的竖直轴转动
D．线框以ab为轴转动
12．如图所示，闭合矩形金属线框abcd中轴线的右半部分置于与线框平面垂直的匀强磁场中。当线框以不同方式运动时，以下说法正确的是（　　）
A．线框绕中轴线转过90°的过程中，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流
B．线框绕中轴线转过180°的过程中，穿过线框的磁通量不变，线框中没有感应电流
C．线框向左平移且在bc边离开磁场前，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流
D．线框绕bc边转动90°的过程中，穿过线框的磁通量大小不变，线框中无感应电流
13．如图所示，环形金属软弹簧所处平面与某一匀强磁场垂直，将弹簧沿半径方向向外拉成圆形，则以下措施不能使该金属弹簧中产生电磁感应现象的是( )
A．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成方形
B．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成三角形
C．保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成长方形
D．保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成正三角形
14．如图所示，线圈abcd水平向右穿过匀强磁场区域B时，下列说法正确的是（　　）
A．进入匀强磁场区域过程中，线圈abcd有感应电流产生
B．在匀强磁场中匀速运动时，线圈abcd没有感应电流产生
C．在匀强磁场中加速运动时，线圈abcd有感应电流产生
D．离开匀强磁场区域的过程中，线圈abcd没有感应电流产生
15．某学校操场上有如图所示的运动器械，两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上。静止时ab水平且沿东西方向。已知当地的地磁场方向自南向北斜向下与竖直方向成45°。现让ab随链条荡起来，与竖直方向最大偏角为45°，则下列说法正确的是 （　　）
A．当ab棒自南向北经过最低点时，回路中无感应电流
B．当链条与竖直方向成45°时，回路中感应电流为零
C．当ab棒自南向北经过最低点时，回路中有感应电流
D．在ab棒运动过程中，不断有磁场能转化为机械能
4．B
【详解】A.当将通电直导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，故说明通电导线周围存在磁，故A错误；
B.当开关闭合时，放在磁场中的导体会在磁场力的作用下运动起来，故探究的是磁场对电流作用力，故B正确；
CD.导体与电流表或灯泡相连，故在闭合回路中当导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电路中会产生电流，故探究的是电磁感应，故CD错误。
故选B。
5．B
【详解】A．在甲图中，AB导线上下运动时，没有切割到磁感线，磁通量也没有变化，所以没有发现有感应电流产生，则A错误；
B．在乙图中，将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中，磁通量的变化量相同，但是磁通量的变化快慢不同，所以B正确；
C．在丙图中，闭合开关s后，将滑片P向右移动的过程中，电路中的电流发生变化，则线圈中的磁通量发生了变化，所以有感应电流产生，则C错误；
D．在丙图中，闭合开关s后，当滑片P向左减速移动的过程中，电阻减小，电流增大，线圈B的磁通量增加，当滑片P向左加速移动的过程中，电阻增大，电流减小，线圈B的磁通量减少，所以D错误；
故选B。
6．D
【详解】A．在接通开关瞬间，电流从无到有，线圈B的磁通量发生了变化，所以电流计指针偏转，A不符合题意；
B．在断开开关瞬间，电流从有到无，线圈B的磁通量发生了变化，所以电流计指针偏转，B不符合题意；
C．在开关接通时，线圈A中电流稳定后移动滑动变阻器的滑片，电流发生变化，线圈B的磁通量发生了变化，所以电流计指针偏转，C不符合题意；
D．在开关接通时，线圈A中电流稳定后，电流没有发生变化，线圈B的磁通量没有发生了变化，所以电流计指针不发生偏转，D符合题意。
故选D。
7．C
【详解】AB．地球是个大磁体，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，所以磁感线大致沿南北方向，所以若两位同学站在东西方向，摇动铜线跳绳切割磁感线运动，有电流，若站在南北方向，则跳绳不切割磁感线，无电流，所以电流方向与绳子运动方向有关，故AB错误；
CD．跳绳发电属于电磁感应现象，故C正确，D错误。
故选C。
8．A
【详解】磁感线在条形磁铁的内外形成闭合曲线，磁铁外部的磁感线总数等于内部磁感线的总数，而且磁铁内外磁感线方向相反。而磁铁外部的磁感线分布在无穷大空间，所以图中线圈中磁铁内部的磁感线多于外部的磁感线，由于方向相反，外部的磁感线要将内部的磁感线抵消一些，先将线圈面积拉大，在放手后，内部磁感线总数不变，而抵消减小，剩余增大，则磁通量将增大。磁通量的方向与磁铁内部的磁场方向相同即向右。
故选A。
9．D
【详解】A．磁铁处于题图所示的位置时，没有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向上平移时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故A错误；
B．磁铁处于题图所示的位置时，没有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向右平移时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故B错误；
C．将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故C错误；
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内时，会有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量增大，产生感应电流，故D正确。
故选D。
10．C
【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，实现了磁生电的设想，故A错误；
B．库仑发现了库仑定律，密立根最终测得了元电荷的电量，故B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，故C正确；
D．安培提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质，故D错误。
故选C。
11．D
【详解】ABC.线框向右平动、竖直向上平动、绕过O点的竖直轴转动时，穿过线框的磁通量不发生变化，无感应电流产生，故ABC错误；
D.线框以ab为轴转动时，穿过线框的磁通量发生变化，线框中产生感应电流，故D正确。
故选D。
12．AC
【详解】AB．线框绕中轴线转动时，磁通量持续在变化，线框中有感应电流，其中转过90°的过程中，磁通量减小为0。而转过180°的过程中，磁通量先减为0再变为-Φ0，磁通量发生了变化，故A正确，B错误；
C．线框向左平移时，在磁场中的面积减小，因此穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流，故C正确；
D．因为线框绕bc边从转动60°的过程中，线框在磁场中的有效面积不变，即穿过线框的磁通量大小不变，线框中无感应电流。但是从60°到90°的过程中，线框在磁场中的有效面积逐渐减小到零，则磁通量逐渐减小到0，此过程中有感应电流产生，故D错误。
故选AC。
13．CD
【详解】A．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成方形，面积发生变化，闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流，A不满足题意要求；
B．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成三角形，面积发生变化，闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流，B不满足题意要求；
C．保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成方形，则穿过闭合电路的磁通量不变，不会产生感应电流，C满足题意要求；
D．保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成三角形，则穿过闭合电路的磁通量不变，不会产生感应电流，D满足题意要求；
故选CD。
14．AB
【详解】A．进入匀强磁场过程中，穿过线圈abcd的磁通量增加，所以线圈abcd有感应电流产生，故A正确；
BC．在匀强磁场中运动时，穿过线圈abcd的磁通量不变，所以线圈abcd没有感应电流产生，则线圈abcd不受安培力，做匀速运动，故B正确，C错误；
D．离开匀强磁场区域的过程中，穿过线圈abcd的磁通量减少，线圈abcd有感应电流产生，故D错误。
故选AB。
15．BC
【详解】AC．由于磁场斜向下与竖直方向成45°角，在最低点时ab棒的速度水平向北，ab棒切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，所以回路中有感应电流，故A错误、C正确；
B．链条跟竖直方向夹角为45°角时，链条的运动速度为0，不切割磁感线，感应电流为0，故B正确；
D．在ab棒运动的过程中，不断有机械能转化为电能，故D错误。
故选BC。
知识梳理
考点归纳
巩固练习
参考答案
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