3 电磁感应现象及应用
例1 B [解析] 只有变化的磁场使闭合电路中产生电流是电磁感应现象,其余都是磁场的基本性质,选项A、C、D错误,B正确.
变式 D [解析] 1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,选项D正确.
[科学探究] (1)闭合 断开 滑动变阻器 (2)磁场强弱 磁通量 磁场强弱 (3)磁通量
例2 BD [解析] 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,不会产生感应电流,故A错误;图乙中条形磁铁插入线圈时,穿过线圈的磁通量增加,拔出线圈时,穿过线圈的磁通量减少,线圈中都能产生感应电流,故B正确;图丙中开关S一直接通,回路中为恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,穿过螺线管B的磁通量无变化,无感应电流产生,故C错误;图丙中开关S一直接通,迅速移动滑动变阻器的滑片使闭合回路中的电流变化,从而使螺线管A产生的磁场发生变化,故穿过螺线管B的磁通量发生变化,螺线管B中有感应电流产生,故D正确.
随堂巩固
1.BD [解析] 电磁铁是利用电流的磁效应制成的,故选项A错误;发电机是利用电磁感应原理制成的,故选项B正确;指南针利用了地磁场对磁体的作用,故选项C错误;电磁炉利用了变化的磁场使被加热物体中产生感应电流而发热,即利用了“磁生电”现象,故选项D正确.
2.C [解析] 产生感应电流的条件是闭合电路中的磁通量发生变化,C项中,开关闭合后B线圈回路中的磁通量不变,故无法产生感应电流,故选C.
3.D [解析] 因为ebcf回路的面积变大,由Φ=BS知穿过ebcf回路的磁通量变大,故A、B错误;因为ae段不在闭合回路里,故无电流,故C错误;因为穿过ebcf闭合回路的磁通量变大,故有感应电流产生,故bc段有电流通过,故D正确.
4.D [解析] 将线框向左拉出磁场的过程中,穿过线框的磁通量减小,所以线框中将产生感应电流;当线框以ab边为轴转动(小于90°)时,穿过线框的磁通量在减小,所以线框中将产生感应电流;当线框以ad边为轴转动(小于60°)时,穿过线框的磁通量在减小,所以线框内会产生感应电流;当线框以bc边为轴转动时,若转动的角度小于60°,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度大小与线框面积的一半的乘积),所以线框中无感应电流产生.3 电磁感应现象及应用
1.C [解析] “钥匙扣”接触区装置拆开后是一个多匝矩形线圈, “钥匙扣”靠近后产生感应电流,从而控制开关,是利用了电磁感应现象.故选C.
2.D [解析] 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流,选项A、B中电路中的磁通量均不发生变化,不满足产生感应电流的条件,故A、B错误;选项C中虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化,但是当人到相邻房间时,电路已达到稳定状态,电路中的磁通量不再发生变化,故观察不到感应电流,C错误;在给线圈通电、断电瞬间,会引起穿过闭合电路的磁通量变化,从而产生感应电流,D正确.
3.C [解析] 由Φ=BS可得,在线框穿过匀强有界磁场过程中,磁通量先增大后不变再减小,选项C正确.
4.D [解析] 离导线越近,磁场越强,当线框从左向右靠近导线的过程中,穿过线框的磁通量增大,当线框跨在导线上向右平移时,磁通量减小,当导线在线框正中央时,磁通量为零,从该位置向右平移,磁通量增大,当线框离开导线向右平移的过程中,磁通量减小,D正确.
5.D [解析] 根据安培定则判断出四根通电直导线中电流在所围面积内产生的磁场方向中只有i4中电流产生的磁场方向垂直于纸面向外,则要使磁通量增加,应切断i4.
6.D [解析] 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A、B、C错误,D正确.
7.ACD [解析] 圆形闭合金属线圈在运动过程中,只有闭合回路的磁通量随时间变化才会产生感应电流.从位置1平移到位置2,有效面积S增加,则向里的磁通量增加,能产生感应电流.从位置2平移到位置3,B和S均不变,故无法产生感应电流.从位置3平移到位置4,有效面积S减小,则向里的磁通量减小,能产生感应电流.在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动时,有效面积S为圆形面积在垂直磁场方向的投影,故有效面积S会变化,从而引起磁通量改变,能产生感应电流.故选A、C、D.
8.B [解析] 甲图中线圈绕AB匀速转动,则穿过线圈的磁通量不变,线圈中不会产生感应电流,A错误;乙图中线圈匀速向右移动,则穿过线圈的磁通量减小,线圈中会产生感应电流,B正确;丙图中线圈自由下落,则穿过线圈的磁通量不变,线圈中不会产生感应电流,C错误;丁图中线圈自由下落,则穿过线圈的磁通量不变,线圈中不会产生感应电流,D错误.
9.BCD [解析] 产生感应电流的条件是线圈磁通量发生变化,甲中电流不变,即线圈A中产生磁场的磁感应强度不变,线圈B中不会产生感应电流;乙、丙、丁中电流发生改变,产生磁场的磁感应强度发生变化,线圈B中产生感应电流,B、C、D正确.
10.A [解析] A中电流变化时,圆环中磁通量变化,圆环中有感应电流,故A正确;B中圆环平面与电流产生的磁感线平行,因此回路中磁通量始终为零,没有感应电流,故B错误;C、D中圆环回路中磁通量始终为零,故都没有感应电流,故C、D错误.
11.C [解析] 小磁针会不会偏转取决于线圈B中有没有电流,而线圈B中有没有电流取决于线圈B中的磁通量是否发生变化,当线圈A中电流足够大,但不变化时,线圈B中无感应电流,小磁针不会发生偏转,A错误;当线圈A闭合开关电流稳定后,穿过线圈B的磁通量不发生变化,所以小磁针也不会发生偏转,故B错误;线圈A和电池接通或断开的瞬间,穿过线圈B的磁通量发生变化,所以线圈B中有感应电流,则小磁针会偏转,故C正确,D错误.
12.C [解析] 平移线圈,线圈中的磁通量不发生变化,没有感应电流,故A、B、D错误;甲、丁不动,乙、丙迅速向上抬高线圈,线圈中的磁通量发生变化,产生感应电流,电流计指针发生偏转,故C正确.
13.BCD [解析] 产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生变化,所以线圈套入和拿出时电流计有变化是因为磁通量发生了变化,故A错误,B正确;磁通量的实质是穿过磁感线的条数,所以线圈沿喇叭口往下运动过程中穿过线圈的磁感线条数不变,所以没有感应电流,故C、D正确.3 电磁感应现象及应用
学习任务一 划时代的发现
[物理观念]
(1)1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“由磁生电”的条件,产生的电流叫感应电流.法拉第把引起电流的原因概括为五类:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体.
注意:“磁生电”是一种在运动变化过程中才出现的效应.
(2)发现电磁感应现象的意义.
①电磁感应现象的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生.
②电磁感应现象的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电气化时代.
例1 下列现象中属于电磁感应现象的是 ( )
A.磁场对电流产生力的作用
B.变化的磁场使闭合电路中产生电流
C.插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D.电流周围产生磁场
[反思感悟]
变式 首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是 ( )
A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次
C.奥斯特和安培 D.奥斯特和法拉第
[反思感悟]
学习任务二 产生感应电流的条件
[科学探究] 某同学按照如图所示的装置进行实验,得到了下表所示的实验现象,分析实验并完成下列问题:
操作 现象
开关闭合瞬间 有电流产生
开关断开瞬间 有电流产生
开关处于闭合状态,滑动变阻器的滑片不动 无电流产生
开关处于闭合状态,迅速移动滑动变阻器的滑片 有电流产生
(1)在这个实验中,线圈A所在的电路的开关 、 瞬间以及迅速移动 的滑片时,产生感应电流.
(2)实验中,通、断电瞬间以及滑动变阻器的滑片迅速移动过程中,线圈A中电流变化,导致线圈B内 发生变化,穿过线圈B的 发生变化,线圈B中有感应电流产生;当线圈A中电流恒定时,线圈B内 不发生变化,无感应电流产生.
(3)由以上探究,可得出结论:只要穿过闭合导体回路的 发生变化,闭合导体回路中就有感应电流产生.
例2 (多选)下列操作中能使图所示的对应装置产生感应电流的是 ( )
A.在如图甲所示的装置中,使导体棒AB顺着磁感线运动
B.在如图乙所示的装置中,使条形磁铁插入或拔出线圈
C.在如图丙所示的装置中,使小螺线管A插入大螺线管B中不动,并使开关S一直接通
D.在如图丙所示的装置中,使小螺线管A插入大螺线管B中不动且使开关S一直接通,迅速移动滑动变阻器的滑片
1.(电磁感应现象的应用)(多选)“磁生电”现象的发现,不仅推动了电磁理论的发展,而且推动了电磁技术的发展,引领人类进入了电气时代.下列器件工作时用到了“磁生电”现象的是 ( )
A.电磁铁 B.发电机
C.指南针 D.电磁炉
2.(产生感应电流的条件)[2024·广东深圳中学月考] 图甲、乙、丙、丁四种情境中,不能产生感应电流的是 ( )
A.图甲中导体棒正在切割磁感线
B.图乙中条形磁铁向下插入螺线管
C.图丙中开关闭合瞬间
D.图丁中开关闭合瞬间
3.(产生感应电流的条件)[2024·江苏启东中学月考] 如图所示,连接负载的固定U形金属导轨abcd放置在与导轨平面垂直的匀强磁场中.导轨上有一根可自由滑动的金属棒ef,在金属棒向左平移的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.穿过ebcf回路的磁通量不变
B.穿过ebcf回路的磁通量变小
C.ae段有电流通过
D.bc段有电流通过
4.(产生感应电流的条件)[2024·浙江效实中学月考] 如图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外.要使线框中产生感应电流,下列方法中不可行的是( )
A.将线框向左拉出磁场
B.以ab边为轴转动(小于90°)
C.以ad边为轴转动(小于60°)
D.以bc边为轴转动(小于60°)3 电磁感应现象及应用建议用时:40分钟
◆ 知识点一 电磁感应现象的发现及认识
1.[2024·浙江温州中学月考] 如图甲所示,有一节能电梯中加装了“钥匙扣”接触区装置,人进入电梯以后必须要用图乙所示的带绝缘外壳“钥匙扣”接触“钥匙扣”接触区,就会听到“嘟”的一声解锁成功,然后再按楼层的数字键才会响应.根据以上情景,你认为利用“钥匙扣”接触区装置解锁主要应用了什么物理原理 ( )
A.电流的磁效应
B.通电导线在磁场中受到安培力作用
C.电磁感应
D.电流的热效应
2.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是 ( )
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化
◆ 知识点二 磁通量变化的判断
3.[2024·福建福州一中月考] 如图所示,线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过,下列说法中正确的是( )
A.穿过线框的磁通量不变
B.穿过线框的磁通量先减小,后不变,再增大
C.穿过线框的磁通量先增大,后不变,再减小
D.穿过线框的磁通量一直增大
4.如图所示,固定的长直导线中通有恒定电流,一矩形线框从abcd位置向右平移到a'b'c'd'位置的过程中,关于穿过线框的磁通量变化情况,下列叙述正确的是 (线框平行于纸面且与导线相互绝缘) ( )
A.一直增加
B.一直减少
C.先增加后减少
D.先增加,再减少到零,然后再增加,最后再减少
5.如图所示,在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线,分别通有大小相同、方向如图所示的电流,要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加,则应切断哪一根导线中的电流 ( )
A.i1
B.i2
C.i3
D.i4
◆ 知识点三 产生感应电流的条件
6.[2024·湖南长郡中学月考] 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.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生
7.(多选)[2024·山东济南一中月考] 如图所示,空间中存在垂直于纸面的有界匀强磁场,圆形闭合金属线圈处于位置1、2、3、4时,均与磁场边界相切.线圈在下列运动过程中,能产生感应电流的是 ( )
A.从位置1平移到位置2
B.从位置2平移到位置3
C.从位置3平移到位置4
D.在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动
8.[2024·河南新乡一中月考] 法拉第电磁感应定律是现代发电机、变压器技术的基础.如图甲、乙、丙、丁所示,通有恒定电流的导线AB均竖直且足够长,图甲、丙中正方形闭合铜线圈均关于AB左右对称,图乙、丁中AB∥ad且与正方形闭合铜线圈共面.下列四种情况中,线圈中能产生感应电流的是( )
A.甲图中线圈绕AB匀速转动
B.乙图中线圈匀速向右移动
C.丙图中线圈自由下落
D.丁图中线圈自由下落
9.(多选)[2024·山西大同一中月考] 某实验装置如图所示,在铁芯P上绕有两个线圈A和B,如果线圈A中电流i与时间t的关系有甲、乙、丙、丁四种情况,如图所示,则在t1~t2这段时间内,能在线圈B中产生感应电流的是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
10.图中金属圆环均带有绝缘外皮,A图中直导线与圆环在同一平面内,B图中直导线与圆环平面垂直,C图中直导线在圆环水平直径正上方且与直径平行,D图中直导线与圆环接触且与圆环直径重合.当电流增大时,圆环中有感应电流的是 ( )
11.[2024·辽宁大连八中月考] 法拉第在1831年发现了“磁生电”现象.如图所示,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用长直导线连通,在长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针,下列有关实验现象的说法中正确的是( )
A.只要线圈A中电流足够大,小磁针就会发生偏转
B.线圈A闭合开关电流稳定后,线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针偏转
C.线圈A和电池接通瞬间,小磁针会偏转
D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不会偏转
12.[2024·湖南长郡中学月考] 如图所示,某高中的一实验小组把边长约5 m的正方形多匝线圈和一个灵敏电流计组成闭合回路,用来研究线圈在地磁场中的电磁感应现象.甲、乙、丙、丁四位同学手持线圈的四个顶角使线圈处于水平静止状态,其中甲、乙沿南北方向站立,甲、丁沿东西方向站立.其他同学观察电流计指针偏转情况.你认为下列线圈的运动过程能使电流计指针发生偏转的是 ( )
A.线圈水平向北平移
B.线圈竖直向上平移
C.甲、丁不动,乙、丙迅速向上抬高线圈
D.线圈水平向东平移
13.[2024·广东深圳期末] 如图所示,用铁粉模拟出圆柱形磁铁中轴面的磁感线,根据其中的一组对称的磁感线做出立体的“喇叭口”模型,把线圈套入圆柱形磁铁,控制活扣,使线圈紧贴着模型往下运动.在线圈套入和拿出时,灵敏电流计指针有明显变化,在线圈沿喇叭口往下运动时,灵敏电流计指针没有发生偏转,下列解释正确的是 ( )
A.线圈套入和拿出时段做垂直切割磁感线运动而产生感应电流
B.线圈套入和拿出时段因磁感应强度变化而使穿过线圈的磁通量发生变化
C.线圈沿喇叭口往下运动过程中线圈没有做切割磁感线运动而不产生感应电流
D.线圈沿喇叭口往下运动过程中穿过线圈的磁感线条数不变而不产生感应电流(共44张PPT)
3 电磁感应现象及应用
学习任务一 划时代的发现
学习任务二 产生感应电流的条件
备用习题
练习册
◆
随堂巩固
学习任务一 划时代的发现
［物理观念］
(1)1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“由磁生电”的条件,产生的电流叫感应电流.法拉第把引起电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体.
注意：“磁生电”是一种在运动变化过程中才出现的效应.
(2)发现电磁感应现象的意义.
①电磁感应现象的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生.
②电磁感应现象的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电气化时代.
例1 下列现象中属于电磁感应现象的是( )
B
A.磁场对电流产生力的作用 B.变化的磁场使闭合电路中产生电流
C.插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D.电流周围产生磁场
[解析] 只有变化的磁场使闭合电路中产生电流是电磁感应现象,其余都是磁场的基本性质,选项A、C、D错误,B正确.
变式 首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( )
D
A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次 C.奥斯特和安培 D.奥斯特和法拉第
[解析] 年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，选项D正确.
学习任务二 产生感应电流的条件
［科学探究］ 某同学按照如图所示的装置进行实验,得到了下表所示的实验现象,分析实验并完成下列问题：
操作 现象
开关闭合瞬间 有电流产生
开关断开瞬间 有电流产生
开关处于闭合状态,滑动变阻器的滑片不动 无电流产生
开关处于闭合状态,迅速移动滑动变阻器的滑片 有电流产生
(1) 在这个实验中,线圈所在的电路的开关______、______瞬间以及迅速移动____________的滑片时,产生感应电流.
闭合
断开
滑动变阻器
(2) 实验中,通、断电瞬间以及滑动变阻器的滑片迅速移动过程中,线圈中电流变化,导致线圈内
__________发生变化,穿过线圈的________发生变化，
磁场强弱
磁通量
磁场强弱
(3) 由以上探究,可得出结论：只要穿过闭合导体回路的________发生变化,闭合导体回路中就有感应电流产生.
磁通量
线圈中有感应电流产生;当线圈中电流恒定时,线圈内__________不发生变化,无感应电流产生.
例2 (多选)下列操作中能使图所示的对应装置产生感应电流的是( )
BD
A.在如图甲所示的装置中,使导体棒顺着磁感线运动
B.在如图乙所示的装置中,使条形磁铁插入或拔出线圈
C.在如图丙所示的装置中,使小螺线管插入大螺线管中不动,并使开关一直接通
D.在如图丙所示的装置中,使小螺线管插入大螺线管中不动且使开关一直接通,迅速移动滑动变阻器的滑片
[解析] 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,不会产生感应电流,故A错误;图乙中条形磁铁插入线圈时，穿过线圈的磁通量增加,拔出线圈时，穿过线圈的磁通量减少,线圈中都能产生感应电流,故B正确;图丙中开关一直接通,回路中为恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,穿过螺线管B的磁通量无变化,无感应电流产生,故C错误;图丙中开关一直接通,迅速移动滑动变阻器的滑片使闭合回路中的电流变化,从而使螺线管A产生的磁场发生变化,故穿过螺线管B的磁通量发生变化,螺线管B中有感应电流产生,故D正确.
1.如图所示的各图所描述的物理情境中,没有产生感应电流的是 ( )
A
[解析]开关S闭合稳定后,穿过线圈N的磁通量保持不变,线圈N中不会产生感应电流,故A正确;
磁铁向铝环A靠近,穿过铝环的磁通量增大,铝环中会产生感应电流,故B错误;
金属框从A位置向B位置运动,穿过金属框的磁通量发生变化,金属框中会产生感应电流,故C错误;
铜盘在磁场中按图示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,回路中会产生感应电流,故D错误.
2.如图所示,闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中,线圈平面与磁场平行,当磁感应强度逐渐增大时,以下说法正确的是 ( )
A.线圈中产生顺时针方向的感应电流
B.线圈中产生逆时针方向的感应电流
C.线圈中不会产生感应电流
D.线圈面积有缩小的倾向
C
[解析]由于线圈平面与磁场平行,所以穿过线圈的磁通量为零,当磁感应强度增大时,穿过线圈的磁通量仍然为零,线圈中不会产生感应电流,故C正确.
3.如图所示,线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连,线圈Ⅱ与电流计G相连,线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上.请判断,在下列情况下电流计G中是否有示数
(1)开关闭合瞬间;
[答案] 有
[解析] 开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有,故电流形成的磁场也从无到有,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有,故线圈Ⅱ中产生感应电流,电流计G有示数.
(2)开关闭合稳定后;
[答案] 无
[解析] 开关闭合稳定后,线圈Ⅰ中电流稳定不变,电流形成的磁场不变,此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变,故线圈Ⅱ中无感应电流产生,电流计G无示数.
(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片;
[答案] 有
[解析] 开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片,电阻变化,线圈Ⅰ中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化,穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化,故线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计G有示数.
(4)开关断开瞬间.
[答案] 有
[解析] 开关断开瞬间,线圈Ⅰ中电流从有到无,电流形成的磁场也从有到无,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无,故线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计G有示数.
4. 下列给出了四幅与感应电流产生条件相关的情景图,判断正确的是 ( )
A.图甲,水平直导线中电流逐渐减小时,其正下方的水平金属线圈中无感应电流
B.图乙,正方形金属线圈以虚线为轴匀速转动时,线圈中无感应电流
C.图丙,矩形导线框以其任何一条边为轴转动时,线框中都有感应电流产生
D.图丁,正方形导线框加速离开同一平面内的条形磁体时,线框中有感应电流产生
A
[解析] 图甲金属线圈水平放置在通电直导线的正下方,则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零,即使减小通过导线电流,线圈中的磁通量也不会发生变化,不会有感应电流产生,A正确;
图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中,线圈在磁场中运动过程中磁通量会发生变化,会产生感应电流,B错误;
图丙闭合导线框以左边或右边为轴在匀强磁场中旋转时,线框中的磁通量始终为零保持不变,闭合导线框中不会有感应电流,C错误;
图丁,正方形导线框加速离开同一平面内的条形磁体时,线框中的磁通量始终为零保持不变,闭合导线框中不会有感应电流,D错误.
1.(电磁感应现象的应用)(多选)“磁生电”现象的发现,不仅推动了电磁理论的发展,而且推动了电磁技术的发展,引领人类进入了电气时代.下列器件工作时用到了“磁生电”现象的是( )
BD
A.电磁铁 B.发电机 C.指南针 D.电磁炉
[解析] 电磁铁是利用电流的磁效应制成的,故选项A错误;发电机是利用电磁感应原理制成的,故选项B正确;指南针利用了地磁场对磁体的作用,故选项C错误;电磁炉利用了变化的磁场使被加热物体中产生感应电流而发热,即利用了“磁生电”现象,故选项D正确.
2.(产生感应电流的条件)[2024·广东深圳中学月考] 图甲、乙、丙、丁四种情境中，不能产生感应电流的是( )
C
A.图甲中导体棒正在切割磁感线 B.图乙中条形磁铁向下插入螺线管
C.图丙中开关闭合瞬间 D.图丁中开关闭合瞬间
[解析] 产生感应电流的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，C项中，开关闭合后B线圈回路中的磁通量不变，故无法产生感应电流，故选C.
3.(产生感应电流的条件)[2024·江苏启东中学月考] 如图所示,连接负载的固定形金属导轨放置在与导轨平面垂直的匀强磁场中.导轨上有一根可自由滑动的金属棒,在金属棒向左平移的过程中，下列说法正确的是( )
D
A.穿过回路的磁通量不变 B.穿过回路的磁通量变小
C.段有电流通过 D.段有电流通过
[解析] 因为回路的面积变大,由知穿过回路的磁通量变大,故A、B错误;因为段不在闭合回路里,故无电流,故C错误;因为穿过闭合回路的磁通量变大,故有感应电流产生,故段有电流通过,故D正确.
4.(产生感应电流的条件)[2024·浙江效实中学月考] 如图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外.要使线框中产生感应电流,下列方法中不可行的是( )
D
A.将线框向左拉出磁场 B.以边为轴转动(小于)
C.以边为轴转动(小于) D.以边为轴转动(小于)
[解析] 将线框向左拉出磁场的过程中,穿过线框的磁通量减小,所以线框中将产生感应电流;当线框以边为轴转动小于时,穿过线框的磁通量在减小,所以线框中将产生感应电流;当线框以边为轴转动小于时,穿过线框的磁通量在减小,所以线框内会产生感应电流;当线
框以边为轴转动时,若转动的角度小于 ,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度大小与线框面积的一半的乘积),所以线框中无感应电流产生.
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知识点一 电磁感应现象的发现及认识
1.[2024·浙江温州中学月考] 如图甲所示，有一节能电梯中加装了“钥匙扣”接触区装置，人进入电梯以后必须要用图乙所示的带绝缘外壳“钥匙扣”接触“钥匙扣”接触区，就会听到“嘟”的一声解锁成功，然后再按楼层的数字键才会响应.根据以上情景，你认为利用“钥匙扣”接触区装置解锁主要应用了什么物理原理( )
A.电流的磁效应 B.通电导线在磁场中受到安培力作用
C.电磁感应 D.电流的热效应
[解析] “钥匙扣”接触区装置拆开后是一个多匝矩形线圈，“钥匙扣”靠近后产生感应电流，从而控制开关，是利用了电磁感应现象.故选C.
√
2.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )
D
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化
[解析] 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流，选项A、B中电路中的磁通量均不发生变化,不满足产生感应电流的条件,故A、B错误;选项C中虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化,但是当人到相邻房间时,电路已达到稳定状态,电路中的磁通量不再发生变化,故观察不到感应电流,C错误;在给线圈通电、断电瞬间,会引起穿过闭合电路的磁通量变化,从而产生感应电流,D正确.
知识点二 磁通量变化的判断
3.[2024·福建福州一中月考] 如图所示,线框从有界的匀强磁场区域穿过,下列说法中正确的是( )
C
A.穿过线框的磁通量不变 B.穿过线框的磁通量先减小,后不变,再增大
C.穿过线框的磁通量先增大,后不变,再减小 D.穿过线框的磁通量一直增大
[解析] 由可得,在线框穿过匀强有界磁场过程中,磁通量先增大后不变再减小,选项C正确.
4.如图所示，固定的长直导线中通有恒定电流，一矩形线框从位置向右平移到位置的过程中，关于穿过线框的磁通量变化情况，下列叙述正确的是 (线框平行于纸面且与导线相互绝缘)( )
D
A.一直增加
B.一直减少
C.先增加后减少
D.先增加，再减少到零，然后再增加，最后再减少
[解析] 离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右平移时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右平移，磁通量增大，当线框离开导线向右平移的过程中，磁通量减小，D正确.
5.如图所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线，分别通有大小相同、方向如图所示的电流，要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，则应切断哪一根导线中的电流( )
D
A. B. C. D.
[解析] 根据安培定则判断出四根通电直导线中电流在所围面积内产生的磁场方向中只有中电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，则要使磁通量增加，应切断.
知识点三 产生感应电流的条件
6.[2024·湖南长郡中学月考] 关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是( )
D
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.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生
[解析] 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A、B、C错误，D正确.
7.(多选)[2024·山东济南一中月考] 如图所示，空间中存在垂直于纸面的有界匀强磁场，圆形闭合金属线圈处于位置1、2、3、4时，均与磁场边界相切.线圈在下列运动过程中，能产生感应电流的是( )
ACD
A.从位置1平移到位置2 B.从位置2平移到位置3
C.从位置3平移到位置4 D.在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动
[解析] 圆形闭合金属线圈在运动过程中，只有闭合回路的磁通量随时间变化才会产生感应电流.从位置1平移到位置2，有效面积增加，则向里的磁通量增加，能产生感应电流.从位置2平移到位置3，B和均不变，故无法产生感应电流.从位置3平移到位
置4，有效面积减小，则向里的磁通量减小，能产生感应电流.在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动时，有效面积为圆形面积在垂直磁场方向的投影，故有效面积会变化，从而引起磁通量改变，能产生感应电流.故选A、C、D.
8.[2024·河南新乡一中月考] 法拉第电磁感应定律是现代发电机、变压器技术的基础.如图甲、乙、丙、丁所示，通有恒定电流的导线均竖直且足够长，图甲、丙中正方形闭合铜线圈均关于左右对称，图乙、丁中且与正方形闭合铜线圈共面.下列四种情况中，线圈中能产生感应电流的是( )
B
A.甲图中线圈绕匀速转动 B.乙图中线圈匀速向右移动
C.丙图中线圈自由下落 D.丁图中线圈自由下落
[解析] 甲图中线圈绕匀速转动，则穿过线圈的磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，A错误；乙图中线圈匀速向右移动，则穿过线圈的磁通量减小，线圈中会产生感应电流，B正确；丙图中线圈自由下落，则穿过线圈的磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，C错误；丁图中线圈自由下落，则穿过线圈的磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，D错误.
9.(多选)[2024·山西大同一中月考] 某实验装置如图所示，在铁芯上绕有两个线圈和，如果线圈中电流与时间的关系有甲、乙、丙、丁四种情况，如图所示，则在这段时间内，能在线圈中产生感应电流的是( )
BCD
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
[解析] 产生感应电流的条件是线圈磁通量发生变化，甲中电流不变，即线圈A中产生磁场的磁感应强度不变，线圈B中不会产生感应电流；乙、丙、丁中电流发生改变，产生磁场的磁感应强度发生变化，线圈B中产生感应电流，B、C、D正确.
10.图中金属圆环均带有绝缘外皮,A图中直导线与圆环在同一平面内,B图中直导线与圆环平面垂直,C图中直导线在圆环水平直径正上方且与直径平行,D图中直导线与圆环接触且与圆环直径重合.当电流增大时,圆环中有感应电流的是( )
A
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
[解析] A中电流变化时,圆环中磁通量变化,圆环中有感应电流,故A正确;B中圆环平面与电流产生的磁感线平行,因此回路中磁通量始终为零,没有感应电流,故B错误;C、D中圆环回路中磁通量始终为零,故都没有感应电流,故C、D错误.
11.[2024·辽宁大连八中月考] 法拉第在1831年发现了“磁生电”现象.如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈和电池连接，线圈用长直导线连通，在长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针，下列有关实验现象的说法中正确的是( )
C
A.只要线圈中电流足够大，小磁针就会发生偏转
B.线圈闭合开关电流稳定后，线圈匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针偏转
C.线圈和电池接通瞬间，小磁针会偏转
D.线圈和电池断开瞬间，小磁针不会偏转
[解析] 小磁针会不会偏转取决于线圈B中有没有电流，而线圈B中有没有电流取决于线圈B中的磁通量是否发生变化，当线圈A中电流足够大，但不变化时，线圈B中无感应电流，小磁针不会发生偏转，A错误；当线圈A闭合开关电流稳定后，穿过线圈B
的磁通量不发生变化，所以小磁针也不会发生偏转，故B错误；线圈A和电池接通或断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，所以线圈B中有感应电流，则小磁针会偏转，故C正确，D错误.
12.[2024·湖南长郡中学月考] 如图所示，某高中的一实验小组把边长约的正方形多匝线圈和一个灵敏电流计组成闭合回路，用来研究线圈在地磁场中的电磁感应现象.甲、乙、丙、丁四位同学手持线圈的四个顶角使线圈处于水平静止状态，其中甲、乙沿南北方向站立，甲、丁沿东西方向站立.其他同学观察电流计指针偏转情况.你认为下列线圈的运动过程能使电流计指针发生偏转的是( )
C
A.线圈水平向北平移 B.线圈竖直向上平移
C.甲、丁不动，乙、丙迅速向上抬高线圈 D.线圈水平向东平移
[解析] 平移线圈，线圈中的磁通量不发生变化，没有感应电流，故A、B、D错误；甲、丁不动，乙、丙迅速向上抬高线圈，线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流，电流计指针发生偏转，故C正确.
13.[2024·广东深圳期末] 如图所示，用铁粉模拟出圆柱形磁铁中轴面的磁感线，根据其中的一组对称的磁感线做出立体的“喇叭口”模型，把线圈套入圆柱形磁铁，控制活扣，使线圈紧贴着模型往下运动.在线圈套入和拿出时，灵敏电流计指针有明显变化，在线圈沿喇叭口往下运动时，灵敏电流计指针没有发生偏转，下列解释正确的是( )
A.线圈套入和拿出时段做垂直切割磁感线运动而产生感应电流
B.线圈套入和拿出时段因磁感应强度变化而使穿过线圈的磁通量发生变化
C.线圈沿喇叭口往下运动过程中线圈没有做切割磁感线运动而不产生感应电流
D.线圈沿喇叭口往下运动过程中穿过线圈的磁感线条数不变而不产生感应电流
√
√
√
[解析] 产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生变化，所以线圈套入和拿出时电流计有变化是因为磁通量发生了变化，故A错误，B正确；磁通量的实质是穿过磁感线的条数，所以线圈沿喇叭口往下运动过程中穿过线圈的磁感线条数不变，所以没有感应电流，故C、D正确.
