高中物理 粤教版选修3-2课后作业1.1　电磁感应现象　产生感应电流的条件 Word版含解析

一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．下列关于电磁感应现象的认识，正确的是(　　)
A．它最先是由奥斯特通过实验发现的
B．它是指变化的磁场产生电流的现象
C．它说明了电能生磁
D．它揭示了电流受到安培力的原因
B　[奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A错误；利用磁场产生电流的现象是电磁感应现象，变化的磁场产生电流的现象是电磁感应现象，故B正确；电磁感应现象说明，磁能生电，故C错误；电磁感应现象揭示了磁能生电，它并没有揭示电流受到安培力的原因，故D错误．]
2．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，初始位置线框与磁感线平行，则在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是(　　)
A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
C　[四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线框运动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流．C中线框转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确．]
3．如图所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环．以下判断中正确的是(　　)
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
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
B　[圆环竖直向下运动时，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．]
4.如图所示，闭合环形金属轻弹簧，套在条形磁铁的中心位置．若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量及弹簧中产生感应电流的情况是(　　)
A．增大，有感应电流
B．减小，有感应电流
C．不变，无感应电流
D．无法确定变化情况及是否产生感应电流
B　[当拉大弹簧面积时，条形磁铁内部磁场的磁通量不变，而外部磁场的磁通量却增大(穿过弹簧圈的外部磁感线增多)，故Φ＝|Φ内|－|Φ外|应减小．穿过弹簧的磁通量发生变化，所以有感应电流产生，故B项正确．]
5.如图所示，一矩形线框从abcd位置移到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(线框平行于纸面移动)(　　)
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，然后再减少
D　[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运动时，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，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故A、B、C错误，D正确．]
6.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是(　　)
A．ab向右运动，同时使θ减小
B．使磁感应强度B减小，同时θ也减小
C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B
D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ(0°＜θ＜90°)
A　[设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScos θ.A选项中，S增大，θ减小，cos θ增大，所以Φ一定增大，A正确．B选项中，B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误．C选项中，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误．D选项中，S增大，B增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误．]
二、非选择题(14分)
7．边长L＝10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面间的夹角θ＝30°，如图所示，磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)T，则第3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
[解析]　第3 s内是从2 s末到3 s末，所以2 s末的磁感应强度为B1＝(2＋3×2)T＝8 T,3 s末时的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11 T
根据公式ΔΦ＝ΔBSsin θ＝(11－8)×0.1 2 sin 30° Wb＝1.5×10－2 Wb.
[答案]　1.5×10－2 Wb
[能力提升练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分)
1．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后，实验现象为(　　)
A．将原线圈迅速拔出副线圈的过程中，电流计指针将向右偏
B．将原线圈迅速拔出副线圈的过程中，电流计指针将不会发生偏转
C．副线圈位置保持不动，将滑动变阻器滑片向右移动时，电流计指针将不会偏转
D．副线圈位置保持不动，将滑动变阻器滑片向右移动时，电流计指针将向左偏转
D　[当在闭合开关时，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过大线圈磁通量增加时，电流计指针向右偏转；将原线圈迅速拔出副线圈时，穿过线圈的磁通量减小，电流表指针向左偏转，故A、B错误；副线圈位置保持不动，将滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，原线圈电路电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，电流计指针向左偏转，故D正确，C错误．]
2.如图所示，一有限范围的匀强磁场的宽度为d，将一边长为l的正方形导线框由磁场边缘以速度v匀速地通过磁场区域，若d>l，则在线框通过磁场区域的过程中，不产生感应电流的时间为(　　)
A.　　　　　　 B.
C. D.
C　[线框完全进入磁场后，磁通量不变化，线框中无感应电流，当线框进入、离开磁场时，磁通量变化，都会产生感应电流，故不产生感应电流的距离为d－l，时间为t＝.]
3．法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图，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用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是(　　)
A．只要A线圈中电流足够强，小磁针就会发生偏转
B．A线圈接通后，线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转
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，小磁针不偏转
C　[只有开关闭合瞬间、断开瞬间有感应电流，即原磁场变化时才有感应电流，A中的电流稳定时，B内不产生感应电流，与A中电流的大小无关．故A错误；A接通到达稳定后B内没有感应电流，与B的线圈的匝数无关．故B错误；开关闭合瞬间、断开瞬间有感应电流，即原线圈A产生的磁场变化时就有感应电流，故线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转；线圈A和电池断开瞬间，小磁针也会偏转，故C正确，D错误．]
4．如图所示，闭合线圈M固定，条形磁铁S极向下以初速度v0沿过线圈圆心的竖直线下落过程中，以下说法不正确的是 (　　)
A．穿过线圈的磁通量发生变化
B．磁铁位于图示位置2时，穿过线圈的磁通量最大
C．穿过线圈的磁通量先增多后减少
D．磁铁位于图示位置1和位置3时穿过线圈的磁场方向相反
D　[当条形磁铁恰好位于位置2时，穿过线圈M的合磁通量向上且最大，因此全过程中穿过线圈M的磁通量，先增后减，选项A、B、C均正确；当磁铁在位置1时，穿过线圈的磁场方向向上，当磁铁位于位置3时，穿过线圈的磁场方向也向上，故D错误．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(13分)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的大小Φ1和Φ2；
(2)磁通量的变化量ΔΦ的大小．
[解析]　(1)在初始位置，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⊥＝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，则Φ2＝－BScos θ.
(2)此过程中磁通量的变化量ΔΦ的大小为
|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)
6．(13分)如图所示，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时刻，磁感应强度为B0，此时刻MN到达的位置使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应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．
[解析]　要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线框平面的磁通量不发生变化，在t＝0时刻，穿过线框平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l2
设t时刻的磁感应强度为B，此时刻磁通量为
Φ2＝Bl(l＋vt)
由Φ1＝Φ2得B＝.
[答案]　B＝