13.3 电磁感应现象及应用（含解析) 人教版（2019） 必修 第三册

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13.3 电磁感应现象及应用
一、单选题
1.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
2.两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. B.
C. D.
3.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. 将绕在条形磁体上的线圈与电流表组成闭合回路，然后观察电流表示数的变化
B. 在通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，一段时间后观察电流表示数的变化
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体后，再到相邻房间去观察电流表示数的变化
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，观察电流表示数的变化
4.如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁体N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量(　　)
A. 是增加的 B. 是减少的
C. 先增加，后减少 D. 先减少，后增加
5.我国拥有世界上最大单口径射电望远镜，被称为“天眼”。如图所示，“天眼”的“眼眶”所围圆面积为S，其所在处地磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面垂直、平行的分量分别为B1、B2，则(　　)
A. 在地球自转180°的过程中，地磁场穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
B. 穿过“眼眶”的磁通量大小为B2S
C. 在地球自转90°的过程中，地磁场穿过“眼眶”磁通量的变化量为B2S
D. 磁通量是矢量，方向与磁感应强度方向相同
6.如图所示，Oxyz坐标系中，一铜环位于xOz平面内且圆心为坐标原点O，通电长直导线位于xOy平面内且与x轴平行，下列操作能使铜环中产生感应电流的是(　　)
A. 铜环沿x轴正方向平移 B. 铜环沿y轴正方向平移
C. 铜环沿z轴正方向平移 D. 改变导线中电流方向
7.某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。如果线圈A中电流i随时间t按如图所示的A、B、C、D四种情况变化，那么在t1到t2这段时间内，四种情况中线圈B中没有产生感应电流的是(　　)
A. B.
C. D.
8.如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到理想电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则(　　)
A. 开关断开瞬间，电流表指针不偏转
B. 开关闭合稳定后，穿过线圈B的磁通量为零
C. 开关闭合稳定后，向上拔出线圈A的过程中，电流表指针不偏转
D. 开关闭合稳定后，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针偏转
9.如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是(　　)
A. 保持开关闭合 B. 开关闭合瞬间
C. 开关断开瞬间 D. 移动滑动变阻器滑片
10.如图所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外．下述操作中能使线圈中产生感应电流的是(　　)
A. 以bc为轴转动45° B. 以ad为轴转动45°
C. 将线圈向下平移 D. 将线圈向上平移
11.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
12.法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图甲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，长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针；如图乙两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流计。实验中可能观察到的现象是(　　)
A. 图甲中，只要A线圈中电流足够强，小磁针就会发生偏转
B. 图甲中，线圈A和电池断开瞬间，小磁针不会偏转
C. 图乙中，开关S接通时，可能使线圈B中产生感应电流
D. 图乙中，开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时，不可能使线圈B中产生感应电流
13.如图所示，竖直长导线通以恒定电流I，一闭合线圈MNPQ与导线在同一平面内，当线圈做下列运动时：①向垂直于平面MNPQ的方向平动；②以MQ边为轴转动；③以通电导线为轴转动，线圈中能够产生感应电流的有(　　)
A. ① B. ② C. ①② D. ①②③
14.如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线恰好和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有(　　)
A. 使螺线管在线圈a所在平面内转动 B. 使螺线管中的电流发生变化
C. 使线圈a以MN为轴转动 D. 使线圈a以与MN垂直的直径为轴转动
15.如图所示，O1O2是矩形导线框ABCD的对称轴，其左方有匀强磁场。下列情况下线框ABCD中有感应电流产生的是(　　)
A. 将线框向纸外平移 B. 将线框向上平移
C. 将线框以AB为轴转动60° D. 将线框以CD为轴转动60°
16.如图所示，导线框abcd放在光滑的平行导轨上，与导轨接触良好，现使导线框abcd向右运动，G1、G2是两只电流表，则(　　)
A. G1、G2中都有电流通过 B. G1、G2中都没有电流通过
C. 只有G1中有电流通过 D. 只有G2中有电流通过
二、多选题
17.下面属于电磁感应现象的是(　　)
A. 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象
B. 通电导体周围产生磁场
C. 变化的磁场使闭合电路中产生电流
D. 电荷在电场中定向移动形成电流
18.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
19.如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。竖直面内的金属圆环的直径所在直线O1O2与两磁场的边界重合。下列变化在环中能产生感应电流的是(　　)
A. 增大金属圆环的直径
B. 让金属圆环以O1O2为轴转动90°过程中
C. 向上平移金属圆环
D. 在金属圆环的正下方放一根与图中磁场边界平行的通电直导线
20.如图所示，在空间直角坐标系中，两条彼此绝缘的长直导线分别与Ox、Oy轴重合，电流均沿坐标轴正方向，已知真空中距无限长通电直导线的距离为r处的磁感应强度B＝k (k为常数)。一闭合圆形金属线圈的圆心O′在xOy平面内沿直线y＝x运动，线圈的半径为R，y>R。下列说法正确的是(　　)
A. 线圈的匝数越多，穿过线圈的磁通量越大
B. 若I1＝2I2，则圆心O′处的磁感应强度沿z轴正方向
C. 若I1＝I2，则金属线圈中有感应电流产生
D. 若2I1＝I2，则金属线圈中有感应电流产生
21.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(　　)
A. B. C. D.
22. 如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称地放置，两直导线中的电流大小与变化情况相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是(　　)
A. 线圈a中有感应电流 B. 线圈b中有感应电流
C. 线圈c中无感应电流 D. 线圈d中无感应电流
23.如图所示，在“口”字形闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池、开关构成闭合电路，a、b、c、d四个闭合金属圆环套在铁芯上．假定线圈产生
的磁感线全部集中在铁芯内，当滑动变阻器的滑片左右滑动时，能产生感应电流的圆环是(　　)
A. a环 B. b环 C. c环 D. d环
24.在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd，两根导体棒匀速移动的速度大小分别为v1和v2，如图8所示，则下列情况可以使回路中产生感应电流的是(　　)
A. ab、cd均向右运动，且v1＝v2 B. ab、cd均向右运动，且v1>v2
C. ab、cd均向左运动，且v1>v2 D. ab向右运动，cd向左运动，且v1＝v2
25.如图所示，是一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁体的N极附近竖直下落，整个下落过程中线圈保持水平，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位置B刚好在条形磁体的中心轴线上。在这个过程中，下列说法正确的是(　　)
A. 由位置A到位置B，线圈内不产生感应电流
B. 由位置A到位置B，线圈内产生感应电流
C. 由位置B到位置C，线圈内产生感应电流
D. 由位置B到位置C，线圈内不产生感应电流
26.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
13.3 电磁感应现象及应用答案与解析
一、单选题
1.【答案】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．
2.【答案】D
【解析】导线圈竖直上下运动，穿过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，穿过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，穿过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，穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，故D正确。
3.【答案】D
【解析】同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件，电路中才会产生感应电流，A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故A、B错误；条形磁体插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，故C错误；在给线圈通电、断电瞬间，会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确。
4.【答案】D
【解析】一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁体N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量先减少，后增加，故D正确。
5.【答案】A
【解析】“眼眶”与B1垂直，与B2平行，则穿过“眼眶”的磁通量Φ＝B1S，故B错误；“眼眶”相对地磁场静止，穿过“眼眶”磁通量的变化量始终为0，故A正确，C错误；磁通量是标量，故D错误。
6.【答案】C
【解析】根据安培定则可知，此时通电导线产生的磁场穿过铜环的磁通量为零，不管铜环是沿x轴正方向平移、沿y轴正方向平移，还是改变导线中电流方向，通过铜环的磁通量均不发生变化，不产生感应电流；但当铜环沿z轴正方向平移时，穿过铜环的磁通量发生变化，产生感应电流，故选C。
7.【答案】D
【解析】由题图可知，通过A的电流发生变化，电流产生的磁场的磁感应强度发生变化，穿过B的磁通量发生变化，线圈B中才能产生感应电流，由题图可知，在t1到t2这段时间内，选项A、B、C图所示的情况下线圈A中的电流会发生变化，线圈B中会产生感应电流，而D图中电流不变，线圈B中不产生感应电流，故选D。
8.【答案】D
【解析】开关断开瞬间，穿过线圈B的磁通量减少，闭合回路会产生感应电流，电流表指针偏转，故A错误；开关闭合稳定之后，由于线圈A内部的磁感线全部穿过线圈B，但是外部的磁感线只有部分穿过线圈B，故穿过线圈B的净磁通量不为零，故B错误；开关闭合稳定之后，向上拔出线圈A的过程中，穿过线圈B的磁通量会发生变化，闭合回路会产生感应电流，电流表指针偏转，故C错误；开关闭合稳定之后，向右移动滑动变阻器的滑片，线圈A中电流发生变化，穿过线圈B的磁通量会发生变化，闭合回路会产生感应电流，电流表指针偏转，故D正确。
9.【答案】A
【解析】开关闭合状态下，线圈中电流恒定，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，电流表指针不会发生偏转，故A正确；当开关闭合的瞬间、开关断开的瞬间或者移动滑动变阻器滑片时，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转，故B、C、D错误．
10.【答案】B
【解析】形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外．下述操作中能使线圈中产生感应电流的是以ad为轴转动45°，故B正确．
11.【答案】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加，当线框跨在导线上向右平移时，穿过线框的磁通量减少，当导线在线框正中央时，穿过线框的磁通量为零，从该位置向右平移，穿过线框的磁通量增加，当线框离开导线向右平移的过程中，穿过线框的磁通量减少，故D正确。
12.【答案】C
【解析】根据电磁感应现象可知，线圈B中若要产生感应电流，需要穿过线圈B的磁通量产生变化，则需要线圈A中电流发生变化。题图甲中，即使A线圈中电流足够强，若电流不变，则小磁针就不会发生偏转，选项A错误；题图甲中，线圈A和电池断开瞬间，A中电流变化，会在B中产生感应电流，则小磁针会偏转，选项B错误；题图乙中，开关S接通时，A中电流变化，可能使线圈B中产生感应电流，选项C正确；题图乙中，开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时，A中电流变化，可能使线圈B中产生感应电流，选项D错误。
13.【答案】C
【解析】通电直导线的磁场为以导线为中心的环形磁场，离导线越远，磁感应强度越小，同时当磁场的方向与线圈所在平面垂直时，穿过线圈的磁通量最大；①当向垂直于平面MNPQ的方向平动，磁感应强度减小，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流；②以MQ边为轴转动的过程中线圈与磁场不再垂直，磁通量发生变化，产生感应电流；③以通电导线为轴转动的过程中线圈始终与磁场的方向垂直，磁通量不发生变化，没有感应电流产生，故选C。
14.【答案】D
【解析】题图所示位置，线圈a所在平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，当按A、B、C所述方式变化时，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流；按D所述方式变化时，由于线圈a与磁场夹角变化引起穿过线圈a的磁通量变化，能够使线圈a产生感应电流，故选D。
15.【答案】D
【解析】产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量有变化，设磁场磁感应强度大小为B，导线框面积为S，将线框向纸外平移，穿过线框的磁通量未发生变化，仍为Φ＝B，故没有感应电流产生，A错误；将线框向上平移，穿过线框的磁通量未发生变化，仍为Φ＝B，故没有感应电流产生，B错误；将线框以AB为轴转动60°，穿过线框的磁通量仍为Φ＝BS，未发生变化，没有感应电流产生，C错误；将线框以CD为轴转动60°，垂直磁场的投影面积减小，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流产生，D正确。
16.【答案】A
【解析】导线框向右运动时，ab、dc边分别与导轨构成闭合回路，且磁通量左侧增加，闭合回路中会产生感应电流，因此两电流表G1和G2中都有电流通过，故A正确，B、C、D错误。
二、多选题
17.【答案】AC
【解析】闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象，故A正确；通电导体周围产生磁场属于电流的磁效应，故B错误；变化的磁场使闭合电路中产生电流是因穿过闭合电路的磁通量发生变化，属于电磁感应现象，故C正确；电荷在电场中定向移动形成电流不是电磁感应产生的电流，不属于电磁感应现象，故D错误。
18.【答案】BC
【解析】根据安培定则，可知左侧导线在右侧产生的磁场方向向下，右侧导线在左侧产生的磁场方向向上，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。
19.【答案】CD
【解析】增大金属圆环的直径，穿过圆环的上半部分和下半部分的面积变化大小相同，磁通量不变化，则不产生感应电流，A错误；金属圆环以O1O2为轴转动90°过程中，穿过圆环的上半部分和下半部分的磁场变化大小相同，磁通量不变化，则不产生感应电流，B错误；向上平移金属圆环，磁通量向里增大，穿过圆环的磁通量变化，会产生感应电流，C正确；在金属圆环的正下方放一根与题图中磁场边界平行的通电直导线，不论电流方向如何，通电直导线产生的磁场都会穿过圆环，则圆环的磁通量发生变化，产生感应电流，D正确。
20.【答案】BD
【解析】穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，故A错误；
由安培定则可知长直导线I1在圆心O′处的磁感应强度沿z轴正方向，长直导线I2在圆心O′处的磁感应强度沿z轴负方向，根据B＝k和I1＝2I2可得圆心O′处的磁感应强度沿z轴正方向，故B正确；
若I1＝I2，穿过线圈的磁通量始终为零，磁通量不变，所以金属线圈中无感应电流产生，故C错误；
若2I1＝I2，穿过线圈的磁通量沿z轴负方向，金属线圈的圆心O′在xOy平面内沿直线y＝x运动的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，则金属线圈中有感应电流产生，故D正确。
21.【答案】AB
【解析】A图中，图示状态Φ＝0，转动过程中Φ不断变化，因此磁通量发生变化；B图中线圈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A、B正确．
22.【答案】AD
【解析】由安培定则可判断出两通电直导线产生的磁场在第Ⅰ象限中方向相同，在第Ⅲ象限中方向也相同，当两直导线中的电流都增大时，线圈a、c中磁通量增大，产生感应电流，选项A正确，C错误．利用对称性和安培定则可判断出两通电直导线产生的磁场在第Ⅱ象限中方向相反，在第Ⅳ象限中方向也相反，且线圈b、d中的磁通量为零，当两直导线中的电流都增大时，线圈b、d中的磁通量仍为零，线圈b、d中无感应电流，选项B错误，D正确．
23.【答案】ACD
【解析】滑动变阻器的滑片滑动时，线圈产生的磁场的磁感应强度发生变化，a、c、d环内的磁通量发生变化，产生感应电流，而穿过b环的正、负磁通量相互抵消，净磁通量始终为零，故没有感应电流产生，A、C、D正确，B错误．
24.【答案】BCD
【解析】ab、cd均向右运动，当v1＝v2时，闭合回路的磁通量不变，故无感应电流产生，A项错误；B、D两项所述情况，闭合回路的磁通量增加，C项所述情况，闭合回路的磁通量减少，均有感应电流产生，故B、C、D正确．
25.【答案】BC
【解析】如图所示，作出线圈下落过程示意图，由图可知，从位置A到位置B的过程中，从线圈下面向上穿过线圈的磁通量减少(B位置时，Φ＝0)；而从位置B到位置C时，从线圈上面向下穿过线圈的磁通量增加，故由位置A到位置B和位置B到位置C的两个过程中，穿过线圈的磁通量都发生变化，线圈中都会产生感应电流，故B、C正确，A、D错误。
26.【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。
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