人教版（2019） 必修 第三册 13.3电磁感应现象及应用 同步练习（含解析）

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3　电磁感应现象及应用
一、单选题
1.下列说法正确的是(　　)
A. 只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B. 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中一定会产生感应电流
C. 闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，闭合电路中一定会产生感应电流
D. 穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
2.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如图所示的装置进行实验研究，以至于经过了10年都没发现“磁生电” 主要原因是　　
A. 励磁线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强 B. 励磁线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场
C. 感应线圈B中的匝数较少，产生的电流很小 D. 励磁线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场
3.两个平行放置的异名永磁体磁极间有匀强磁场，其间放置一个闭合矩形导线圈，线圈在始终未超出磁场的范围内做下列运动时，能产生感应电流的是(　　)
A. 导线圈竖直上下运动 B. 导线圈水平左右运动
C. 导线圈绕竖直轴转动 D. 导线圈绕水平轴转动
4.如图所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线框中不能产生感应电流的是(　　)
A. 导线中的电流变大 B. 线框以PQ为轴转动
C. 线框向右平动 D. 线框以AB边为轴转动
5.东营市某高中的一实验小组研究线圈在地磁场中的电磁感应现象。如图所示，正方形线圈边长约，匝数为500匝，和一个灵敏电流计组成闭合回路。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。下列线圈的运动过程使电流计指针发生偏转最明显的是(　　)
A. 将线圈水平向北迅速平移一小段距离 B. 四位同学一起将线圈竖直向上迅速水平抬起
C. 将线圈水平向东迅速平移一小段距离 D. 甲、丁不动，乙、丙向上迅速抬高线圈
6.如图所示,在条形磁铁中央位置的正上方水平固定一铜质圆环.以下判断正确的是 (　　)
A. 释放圆环,环下落过程中产生感应电流 B. 释放圆环,环下落过程中无感应电流产生
C. 释放圆环,环下落过程中感应电流大小不变D. 释放圆环,环下落过程中感应电流逐渐增大
7.如图所示，矩形闭合线图竖直放置，是它的对称轴，通电直导线与平行，且，所在平面与线圈平面垂直，如要在线圈中产生感应电流，可行的做法是(　　)
A. 中电流逐渐增大 B. 中电流先增大后减小
C. 正对且靠近线圈 D. 线圈绕轴逆时针转动90°(俯视)
8.如图所示，在竖直放置的长直导线右侧有一矩形线框abcd，导线与线框在同一平面内，且线框的ad、bc边与导线平行，导线中通有如图所示的恒定电流，则以下情况能使线框中产生感应电流的是(　　)
A. 线圈在原处不动 B. 线圈竖直向上平动少许
C. 线圈以bc为轴转动 D. 线圈竖直向下平动少许
9.矩形金属线框在匀强磁场中运动，具体的运动情况如下列选项所示，其中能够产生感应电流的是(　　)
A. B.
C. D.
10.如图所示，线圈abcd在匀强磁场区域EFGH中，下列情况下线圈中不能产生感应电流的是(　　)
A. 把线圈变成圆形(周长不变) B. 使线圈在磁场中加速平移
C. 使磁场增强或减弱 D. 使线圈以过ab的直线为轴旋转
11.如图所示，等边三角形abc导线框ab边与一范围足够大的匀强磁场左边界对齐，为使线框中产生感应电流，下列操作一定可行的是(　　)
A. 使线框向上平移 B. 使线框向左平移
C. 使线框向右平移 D. 使线框向下平移
12.如图所示，虚线边界内存在垂直纸面向里的匀强磁场，用绝缘细线系住一闭合金属线圈从位置释放，经过磁场后在位置用手接住。已知磁场区域宽度大于线圈直径，线圈平面始终与纸面平行。在此过程中线圈中有感应电流产生的是（　）
A. 线圈在位置释放的瞬间 B. 线圈从左边界进入磁场的过程中
C. 线圈在最低点时 D. 线圈在位置被接住的瞬间
13.(2023·清远市高二校考学业考试)通电直导线穿过闭合线圈L，如图所示，则(　　)
A. 当电流I增大时，线圈L中有感应电流 B. 当L左右平动时，L中有感应电流
C. 当L上下平动时，L中有感应电流 D. 以上各种情况都不会产生感应电流
14.电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的是(　　)
A. 选用铜质弦，电吉他仍能正常工作
B. 取走磁体，电吉他将不能正常工作
C. 增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
D. 弦振动过程中，线圈中的电流方向不断发生变化
二、多选题
15.下列过程中能产生感应电流的是（　　）
A. 甲图，匀强磁场中的圆形线圈从实线位置向右平移到虚线位置
B. 乙图，半圆形线圈从实线位置逆时针旋转到虚线位置
C. 丙图，导体棒沿磁感线方向向上平移一小段距离
D. 丁图，通电直导线旁的导线框垂直纸面向纸内平移
16.如图所示的实验中，在一个足够大的磁铁形成的竖直向下的磁场中，如果导体棒AB沿水平方向前后运动的速度大小为v1，两磁极沿水平方向前后运动的速度大小为v2，则(　　)
A. 当v1＝v2，且方向相同时，可以产生感应电流
B. 当v1＝v2，且方向相反时，可以产生感应电流
C. 当v1≠v2时，方向相同或相反都可以产生感应电流
D. 当v2＝0时，v1的方向改为与磁感线的夹角为θ，且0°<θ<90°，可以产生感应电流
17.在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电源构成闭合电路，三个闭合金属圆环半径大小为，假设线圈产生的磁场全部集中在铁芯内。下列说法正确的是（　　）
A. 穿过环的磁通量大于环的磁通量
B. 穿过、、三个环的磁通量依次增大
C. 当滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，只有、两个环中有感应电流
D. 当滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，、、三个环中都有感应电流
18.一根沿y轴方向竖直放置的直导线MN，通有恒定电流I，它的右侧有一个闭合线圈abcd，如图在线圈内能产生感应电流的是(　　)
A. 线圈沿图中y轴方向平行移动
B. 线圈沿图中x轴方向平行移动
C. 线圈以导线MN为轴顺时针转动90°
D. 线圈以ad边为轴，bc边向纸里的方向转动90°
19.(2023·邢台市第二中学高二期中)如图所示，两根直导线，通以相同的电流后平行放置于水平桌面上，一矩形线圈abcd从A位置运动到对称的B位置过程中，下列说法正确的是(　　)
A. 在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下
B. 在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下
C. 从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大
D. 从A到B穿过线圈的磁通量一直增大
20.如图所示通有恒定电流的导线与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ位置平移到Ⅱ位置，第二次将金属框绕导线由Ⅰ位置翻转到Ⅱ位置，则(　　)
A. 若先后两次通过金属框的磁通量变化大小分别为和，则
B. 若先后两次通过金属框的磁通量变化大小分别为和，则
C. 先后两次线框中均会产生感应电流
D. 第一次线框中有感应电流产生，第二次不会产生感应电流
21.如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，是线圈的对称轴，能使线圈产生感生电流的是（　　）
A. 线圈向右加速移动 B. 线圈不动，磁感应强度B增大
C. 线圈垂直于纸面向里平动 D. 线圈绕轴转动
三、填空题
22.某同学用如图所示的实验器材探究电磁感应现象。他连接好电路并检查无误后，他进行了下列操作：
(1)闭合电键的瞬间，观察到电流表G指针　　　　 (填“偏转”或“不偏转”)。
(2)闭合电键一段时间后，观察到电流表G指针　　　　 (填“偏转”或“不偏转”)。
(3)若闭合电键的瞬间，观察到电流表的指针左偏，电键闭合后，他将滑动变阻器的滑动触头P快速向接线柱C移动，电流计指针将　　　　　　(填“左偏”、“右偏”或“不偏”)。
四、计算题
23.如图，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。 t=0时，磁感应强度为 此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应该怎样随时间t变化 请推导出B与t的关系式。
24.如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处于与水平方向夹角为θ斜向上的的匀强磁场中，θ=，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为L的正方形。
(1)求t=0时穿过MDEN回路的磁通量；
(2)为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式。
25.如图所示，abcd是边长L=20 cm的正方形金属框，匀强磁场区域右边界MP与水平线MN间的夹角θ=45°，磁感应强度B=0.01 T，方向垂直纸面向外，磁场区域范围足够大，此时M点位于cd边的中点。
(1)求图示位置穿过金属框的磁通量Φ；
(2)若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，求磁通量的变化量ΔΦ；
(3)以线框处于图示位置为计时起点，线框向左以速度v=0.2 m/s做匀速直线运动，在b点进入磁场之前，要使线框中不产生感应电流，则磁感应强度B随时间t变化的关系式是什么
3　电磁感应现象及应用
答案与解析
1.【答案】B
【解析】只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中一定会产生感应电流，故A错误，B正确；闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，磁通量不一定发生变化，则电路中不一定会产生感应电流，故C错误；没有说螺线管是闭合回路，所以螺线管内部不一定有感应电流产生，故D错误．
2.【答案】D
【解析】励磁线圈A中的电流发生变化时，穿过线圈B的磁通量发生变化，电流表G中产生感应电流．励磁线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中无感应电流，故ABC错，D对．
3.【答案】D
【解析】导线圈竖直上下运动，线圈的磁通量保持不变，不会产生感应电流，故A错误；导线圈水平左右运动，线圈的磁通量保持不变，不会产生感应电流，故B错误；导线圈绕竖直轴转动，线圈的磁通量保持不变，不会产生感应电流，故C错误；导线圈绕水平轴转动，线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，故D正确。故选D。
4.【答案】B
【解析】导线中电流变大，则产生的磁场增大，使线框中的磁感应强度增大，故磁通量增大，可以产生感应电流，故A错误；线框以直导线PQ为轴转动，由于直导线的磁感线为以直导线为圆心的同心圆，故穿过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故B正确； 线框向右平动时，线框所在处的磁场变小，磁通量变小，可以产生感应电流，故C错误；线框以AB边为轴转动，则线圈的磁通量发生变化，可以产生感应电流，选项D错误。
5.【答案】D
【解析】ABC．线圈中产生感应电流的条件是磁通量发生变化，所以将线圈向北迅速平移、线圈竖直向上迅速水平抬起以及水平向东迅速平移时线圈中的磁通量没有发生变化，电流计指针不会发生偏转，故ABC错误；甲、丁不动，乙、丙向上迅速抬高线圈，线圈中的磁通量发生变化，电流计指针会发生偏转，故D正确。故选D。
6.【答案】B
【解析】圆环竖直向下运动时,方向相反的磁感线可以相互抵消，故通过圆环的磁通量始终为零,不产生感应电流,故A、C、D错误,B正确.
7.【答案】D
【解析】为线框的对称轴，由图示可知，中电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零。中电流逐渐增大，穿过线圈的磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生，故A错误；中电流先增大后减小，穿过线圈的磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生，故B错误；正对且靠近线圈，穿过线圈的磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生，故C错误；线圈绕轴逆时针转动90°(俯视)，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中会产生感应电流，故D正确。故选D。
8.【答案】C
【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。线圈在原处不动，由于电流恒定，则磁通量不变，无感应电流产生，故A错误；线圈竖直向上平动少许，线框中的磁感应强度不变，磁通量不变，不会产生感应电流，故B错误；线圈以bc为轴转动，穿过线框的磁通量变化，则有感应电流产生，故C正确；线圈竖直向下平动少许，线框中的磁感应强度不变，磁通量不变，不会产生感应电流，故D错误。故选C。
9.【答案】D
【解析】图中线圈向右移动过程，线圈的磁通量一直为0，保持不变，不会产生感应电流，故A错误；图中线圈绕轴转动过程，线圈的磁通量一直为0，保持不变，不会产生感应电流，故B错误；图中线圈向右移动过程，线圈的磁通量保持不变，不会产生感应电流，故C错误；图中线圈绕轴转动过程，线圈的磁通量发生周期性变化，会产生感应电流，故D正确。故选D。
10.【答案】B
【解析】把线圈变成圆形(周长不变)，线圈的面积增大，穿过线圈的磁通量增大，能够产生感应电流。故A错误；由于磁场是匀强磁场，因此线圈无论向那个方向平移，磁通量都不会发生变化，不会有感应电流产生，故B正确；使磁场增强或减弱穿过，线圈的磁通量增大或减小，能够产生感应电流。故C错误；当线圈以ab为轴旋转时，其磁通量发生变化，有感应电流产生，故D错误。故选B。
11.【答案】B
【解析】使线框向上平移，线框的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故A错误；使线框向左平移，线框的磁通量减少，线框中会产生感应电流，故B正确；使线框向右平移，线框的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故C错误；使线框向下平移，线框的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故D错误。故选B。
12.【答案】B
【解析】由图可知，只有在线圈进出磁场的过程中磁通量发生变化，所以线圈从左边界进入磁场的过程中，会产生感应电流，线圈在位置释放的瞬间、线圈在最低点时、线圈在位置被接住的瞬间磁通量都没有发生改变，故不能产生感应电流，故B正确，A、C、D错误。
13.【答案】D
【解析】通电直导线周围的磁感线是一些垂直导线的同心圆，满足安培安则，所以当线圈L垂直长直导线时，通电长直导线的磁感线与线圈平面平行，即穿过线圈L的磁通量为0，A、B、C中的三种运动，都没有改变穿过L的磁通量的大小，故没有感应电流产生，D正确。
14.【答案】A
【解析】铜不可以被磁化，若选用铜质弦，电吉他不能正常工作，故A错误；取走磁体，就没有磁场，弦振动时，线圈中无磁通量的变化，也就无法产生感应电流，电吉他将不能正常工作，故B正确；增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，故C正确；磁场方向不变，弦振动过程中，线圈中的磁通量发生变化，则线圈中的电流方向不断变化，故D正确.
15.【答案】BD
【解析】甲图，匀强磁场中的圆形线圈从实线位置向右平移到虚线位置，穿过线圈的磁通量不发生变化，所以线圈中没有感应电流，故A错误；乙图，半圆形线圈从实线位置逆时针旋转到虚线位置，穿过线圈的磁通量减少，所以线圈中有感应电流，故B正确；丙图，导体棒沿磁感线方向向上平移一小段距离，穿过回路的磁通量不发生变化，所以回路中没有感应电流，故C错误；丁图，通电直导线旁的导线框垂直纸面向纸内平移，，穿过线圈的磁通量减少，所以线圈中有感应电流，故D正确。故选BD。
16.【答案】BCD
【解析】当v1＝v2，且方向相同时，导体棒和磁铁无相对运动，导体棒AB不切割磁感线，回路中无感应电流产生，A错误；当v1＝v2，且方向相反时，导体棒和磁铁有相对运动，导体棒AB切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，B正确；当v1≠v2时，无论方向相同或相反，导体棒和磁铁都有相对运动，穿过回路的磁通量都会发生变化，有感应电流产生，C正确；当v2＝0，v1的方向与磁感线的夹角0°<θ<90°时，速度v1有垂直磁感线方向的分量，即导体棒AB仍在切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，D正确.
17.【答案】C
【解析】线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，所以穿过a、b两个环的磁通量始终相同，而向左和向右穿过c环的磁感线条数相等，完全抵消，总的磁通量为零，不发生变化，AB错误；根据以上分析可知，当滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，c环的磁通量不发生变化没有感应电流，只有、两个环中磁通量发生变化，有感应电流，C正确D错误。故选C。
18.【答案】BD
【解析】根据通电直导线周围的磁场规律可知，当线圈沿图中y轴方向平行移动，穿过线圈的磁通量不变，线圈中没有产生感应电流，故A错误；根据通电直导线周围的磁场规律可知，当线圈沿图中x轴方向平行移动，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生感应电流，故B正确；根据通电直导线周围的磁场规律可知，当线圈以导线MN为轴顺时针转动90°，穿过线圈的磁通量不变，线圈中没有产生感应电流，故C错误；根据通电直导线周围的磁场规律可知，当线圈以ad边为轴，bc边向纸里的方向转动90°，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生感应电流，故D正确。故选BD。
19.【答案】BC
【解析】根据安培定则，可知左侧导线在右侧产生的磁感线方向向下，右侧导线在左侧的磁感线方向向上，可知，在两根导线之间中线位置的磁感应强度为0，两导线之间的区域，中线左侧磁场方向向下，中线右侧磁场方向向上，可知在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上，在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下，A错误，B正确；根据上述可知，从左往右，磁感应强度先减小后增大，则从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大，C正确，D错误。
20.【答案】AD
【解析】金属框在Ⅰ位置的磁通量为
金属框在Ⅱ位置的磁通量为
磁通量变化量为
金属框绕导线由Ⅰ位置翻转到Ⅱ位置时的磁通量为
磁通量变化量为
所以若先后两次通过金属框的磁通量变化大小分别为和，则，故A正确，B错误；第一次将金属框由Ⅰ位置平移到Ⅱ位置磁通量不为零，会产生感应电流，第二次将金属框绕导线由Ⅰ位置翻转到Ⅱ位置时磁通量变化量为零，不会产生感应电流，故C错误，D正确。故选AD。
21.【答案】BD
【解析】线圈向右加速移动，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项A错误；线圈不动，磁感应强度B增大，穿过线圈的磁通量增加，会产生感应电流，选项B正确；
线圈垂直于纸面向里平动，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项C错误；
线圈绕轴转动，穿过线圈的磁通量不断变化，会产生感应电流，选项D正确。
22.【答案】(1)偏转　　(2)不偏转　　(3)左偏
【解析】(1)闭合电键的瞬间，通过闭合回路的磁通量改变，回路中产生感应电流，所以电流表G指针偏转；
(2)闭合电键一段时间后，通过闭合回路的磁通量没有发生变化，回路中没有感应电流产生，电流表G指针不偏转；
(3)若闭合电键的瞬间，通过闭合回路的磁通量变大，此时电流表的指针左偏，电键闭合后，在滑动变阻器的滑动触头P快速向接线柱C移动过程中，变阻器的阻值变小，电流变大，穿过线圈的磁通量变大，电流表的指针左偏。
23.【答案】
为了使 MN中不产生感应电流，必须使穿过 MDEN 构成的闭合回路的磁通量不变，即 而所以从t=0开始，
24.【答案】(1)；(2)
【解析】(1)求t=0时穿过MDEN回路的磁通量为
(2)当穿过MDEN回路的磁通量不变，MN棒中不产生感应电流，可得
解得B与t的关系式为
25.【答案】(1)5×10-5 Wb　(2)-4×10-4 Wb　(3)Bt=(T)
【解析】(1)以图示位置磁感线穿过金属框的方向为正方向，有效面积为S=，则穿过金属框的磁通量Φ=BS=BL2=5×10-5 Wb。
(2)若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，有效面积为S'=L2-，穿过金属框的磁通量Φ'=-BS'=-，则磁通量的变化量ΔΦ=Φ'-Φ=-4×10-4 Wb。
(3)要使线框中不产生感应电流，穿过线框的磁通量不发生变化，则经任意时间t，线框运动的位移为x=vt，穿过金属框的磁通量为Φt=BtSt=Bt×，线框中不产生感应电流，有Φt=Φ，可得磁感应强度B随时间t变化的关系式是Bt=(T)。
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