人教版选修3-2河北省石家庄二中高中物理 4.2探究电磁感应的产生条件习题

4.2探究电磁感应的产生条件
1．关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是(　　)
A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流产生
B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中一定有感应电流产生
C．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定没有感应电流产生
D．只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生
解析：选D.产生感应电流的条件有两个：(1)闭合电路；(2)穿过闭合电路的磁通量发生了变化．故选D.
2．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈
( http: / / www.21cnjy.com )A、线圈B、电流计及开关如图连接．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转．由此可以判断(　　)
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A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
解析：选B.滑片P向左加速移动，电路中电阻
( http: / / www.21cnjy.com )增大，电流减小，A形成的磁场减小，B中磁通量减少，感应电流使电流计指针向右偏转；线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，B中磁通量都减少，感应电流引起电流计指针向右偏转，选项B正确．
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3．如图所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有(　　)
A．Φ1＞Φ2　　　　　　　　
B．Φ1＜Φ2
C．Φ1＝Φ2
D．无法确定
解析：选C.大环和小环在磁场中的有效面积等于在磁场区域范围内的一部分，两环的有效面积相同，故Φ1＝Φ2.故选C.
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4．如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，
( http: / / www.21cnjy.com )在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿入圆面积的磁通量将(　　)
A．逐渐增大　　　　　　
B．逐渐减小
C．始终为零
D．不为零，但保持不变
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解析：选C.利用安培定则判
( http: / / www.21cnjy.com )断直线电流产生的磁场，作出俯视图如图所示．考虑到磁场具有对称性，可以知道，穿入线圈的磁感线的条数与穿出线圈的磁感线的条数是相等的．故选C.
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5．如图所示，一有限范围的匀强磁场宽度
( http: / / www.21cnjy.com )为d，若将一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知d>L，则导线框中无感应电流的时间等于(　　)
A.
.
C.
.
解析：选C.只有导线框完全在磁场里面运动时，导线框中才无感应电流．
6．闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是(　　)
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解析：选AB.A图中，图示状态Φ＝
( http: / / www.21cnjy.com )0，转到90°过程中Φ增大，因此磁通量发生变化；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；C图中条形磁铁周围的磁感线空间分布与线圈平面平行，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变．故正确选项为A、B.
7．如图所示，两个线圈绕在同一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流表，下列哪种情况可能使线圈B中产生感应电流(　　)
A．将开关S接通或断开的瞬间
B．开关S接通一段时间之后
C．开关S接通后，改变变阻器滑片的位置时
D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间
解析：选ACD.本题的实验方法就是
( http: / / www.21cnjy.com )当年法拉第实验原理装置，根据法拉第对产生感应电流的五类概括，A、C、D选项符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象．而开关S接通一段时间之后，A线圈中是恒定电流，不符合“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应，故不能使B线圈中产生感应电流．故选ACD.
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8．如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导
( http: / / www.21cnjy.com )轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，且井字形回路中有感应电流通过，则可能(　　)
A．v1>v2　　　　　　　　
B．v1C．v1＝v2
D．无法确定
解析：选AB.只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流．故选AB.
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9．A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计(如图所示)，下列操作及相应的结果可能实现的是(　　)
A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转
C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转
D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
解析：选AD.由感应电流产生的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化知A、D正确．
☆10.如图是一水平放置的
( http: / / www.21cnjy.com )矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置A经过位置B到位置C，这三个位置都靠得很近且B位置刚好在条形磁铁的中心轴线上．在这个过程中，下列说法正确的是(　　)
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A．由位置A到位置B，框内不产生感应电流
B．由位置A到位置B，框内产生感应电流
C．由位置B到位置C，框内产生感应电流
D．由位置B到位置C，框内不产生感应电流
解析：
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选BC.如图所示，作出其
( http: / / www.21cnjy.com )正视(从对面看去)图，从图中可以看出：从位置A到位置B的过程中，从线框下面向上穿过线框的磁通量减少(B位置时，Φ＝0)；而从位置B到位置C时，从线框上面向下穿过线框的磁通量增加，故由位置A到位置B和由位置B到位置C的两个过程中，穿过线框的磁通量都发生变化，都产生感应电流，故选BC.
11．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：
①电流计　②直流电源　③带铁芯的线圈A
④线圈B
⑤电键
⑥滑动变阻器
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(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．
(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________.
解析：(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路；
(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流．
答案：(1)如图所示
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(2)①闭合开关　②断开开关
③开关闭合时移动滑动变阻器滑片
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12.如图所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90°到如图所示的虚线位置时，试求：
(1)初、末位置穿过线框的磁通量Ф1和Ф2；
(2)磁通量的变化量ΔФ.
解析：(1)法一：在初始位置，把面积向垂
( http: / / www.21cnjy.com )直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥＝Ssin
θ，所以Φ1＝BSsin
θ.在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥＝Scos
θ.由于磁感线从反面穿入，所以Φ2＝－BScos
θ.
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法二：如果把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解，如图所示，则
B上＝Bsin
θ，B左＝Bcos
θ
有Φ1＝B上S＝BSsin
θ
Φ2＝－B左S＝－BScos
θ.
(2)开始时B与线框平面成θ角，穿过
( http: / / www.21cnjy.com )线框的磁通量Φ1＝BSsin
θ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动θ时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁通量从另一面穿过，变为“负”值Φ2＝－BScos
θ.所以，此过程中磁通量的变化量为
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos
θ－BSsin
θ＝－BS(cos
θ＋sin
θ)．
答案：(1)BSsin
θ　－BScos
θ
(2)－BS(cos
θ＋sin
θ)