高中物理人教版选修3-2作业 探究电磁感应的产生条件 Word版含解析

一、单项选择题
1．在如图所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是(　　)
A．①②　　　　　　　　　 B．②③
C．③④ D．①④
解析　①穿过线圈的磁通量时刻在变化，线圈产生感应电流，故①正确．②离通电导线越远，磁场越弱，穿过线圈的磁通量在减小，线圈产生感应电流，故②正确．③线圈保持磁通量为零，没有变化，不产生感应电流，故③错误．④线圈在匀强磁场中，磁通量Φ＝BS，保持不变，不产生感应电流，故④错误，故选A项．
答案　A
2.如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，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，且井字形回路中没有感应电流通过，则(　　)
A．v1＞v2 B．v1＜v2
C．v1＝v2 D．其中某一个杆静止
解析　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C项正确．
答案　C
3.如图所示，ab是闭合电路的一部分，处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法正确的是(　　)
A．当ab垂直于纸面向外平动时，ab中有感应电流
B．当ab垂直于纸面向里平动时，ab中有感应电流
C．当ab垂直于磁感线向右平动时，ab中有感应电流
D．当ab垂直于磁感线向左平动时，ab中无感应电流
解析　闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，回路中一定有感应电流，故当ab垂直于纸面向外、向里平动时都不切割磁感线，ab中都没有感应电流，故A、B两项错误；当ab垂直于磁感线向右、向左平动时都切割磁感线，ab中都有感应电流，故C项正确，D项错误．
答案　C
4.如图一个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，θ角同时也减小
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角(0°<θ<90°)
解析　设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScosθ，S增大，θ减小，cosθ增大，则Φ增大，A项正确；B减小，θ减小，cosθ增大，Φ可能不变，B项错误；S减小，B增大，Φ可能不变，C项错误；S增大，B增大，θ增大，cosθ减小，Φ可能不变，D项错误．故只有A项正确．
答案　A
5.光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是(　　)
A．先有从a到b的电流，后有从b到a的电流
B．先有从b到a的电流，后有从a到b的电流
C．始终有从b到a的电流
D．始终没有电流产生
解析　ab与被其分割开的每个圆环构成的回路，在ab棒运动过程中，磁通量都保持不变，无感应电流产生．
答案　D
6.如图所示，直导线MN竖直放置并通以向上的电流I，矩形金属线框abcd与MN处在同一平面，边ab与MN平行，则(　　)
A．线框向左平移时，线框中没有感应电流
B．线框竖直向上平移时，线框中没有感应电流
C．线框以MN为轴转动时，线框中有感应电流
D．MN中电流突然变化时，线框中有没感应电流
解析　由于导线中有恒定的I，由据导线越远的地方磁场越弱，则穿过线框的磁通量越小，故当线框向左平移时，由于靠近导线，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流，故A项错误；当线框竖直向上平移时，由于线框与导线的距离没有发生变化，故穿过线框的磁通量没有发生变化，线框中不会产生感应电流，故B项正确；线框以MN为轴转动时，由于线框距导线的距离没有发生变化，则线框中磁通量也没有随之变化，故没有感应电流产生，故C项错误；当MN中电流变化时，由电流产生的磁场随之发生变化，所以穿过线框的磁通量发生变化，线框中产生感应电流，故D项错误．
答案　B
7.如图所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上，有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则(　　)
A．断开开关S，ab中有感应电流
B．闭合开关S，ab中有感应电流
C．无论断开还是闭合开关S，ab中都有感应电流
D．无论断开还是闭合开关S，ab中都没有感应电流
解析　两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化，则回路中无感应电流，故A、C两项错误；若闭合开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，故B项正确，D项错误．
答案　B
8．我国已经制订了登月计划，假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场．他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是(　　)
A．直接将电流表放于月球表面，通过观察电流表是否有示数来判断磁场的有无
B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如果电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如果电流表有示数，则可判断月球表面有磁场
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如果电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
解析　当线圈平面与磁场方向平行时，不论向哪个方向移动线圈，穿过线圈的磁通量都不会变化，所以也不会产生感应电流，因此不能判断有无磁场存在；若使闭合线圈沿某一方向移动时有感应电流产生，则一定存在磁场，故选C项．
答案　C
二、不定项选择题
9.某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其中不可能的原因是(　　)
A．开关位置错误 B．电流表的正、负极接反
C．线圈B的接头3、4接反 D．蓄电池的正、负极接反
解析　图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断，而本实验的内容之一就是研究通过开关通断导致磁场变化，而产生感应电流的情况，但图中开关的接法达不到目的；根据感应电流的产生条件，电流表或蓄电池或线圈B的接线反正，不影响感应电流的产生．
答案　BCD
10．恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中作下述哪种运动时，线圈中能产生感应电流(　　)
A．线圈沿自身所在的平面做匀速运动
B．线圈沿自身所在的平面做加速运动
C．线圈绕任意一条直径做匀速转动
D．线圈绕任意一条直径做变速转动
解析　由于磁场是匀强磁场，因此无论线圈沿自身所在的平面做匀速还是匀加速或者其它运动形式，其磁通量均不变化，无感应电流产生，故A、B两项错误；当线圈绕任意一条直径转动时，无论匀速转动，还是变速转动，其磁通量都发生变化，有感应电流产生，故C、D两项正确．故选C、D两项．
答案　CD
11.如图所示，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，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　只有A回路的电流有变化，它的磁场才会变化，穿过B回路的磁通量才会变化，在B回路中才有感应电流．A项中，闭合S2后，再闭合S1瞬间，A回路中电流由0增大到恒定值，穿过B回路的磁通量增大，B回路中产生感应电流．B项中，断开S2，B回路无电流．C项中，S1先闭合，S2闭合前后，穿过B回路的磁通量不变，回路中无电流．D项中，穿过闭合回路B的磁通量减小，在B中产生感应电流．
答案　AD
三、计算及论述题
12．某班同学在探究感应电流产生的条件时，做了如下实验：
探究Ⅰ：如图甲所示，先将水平导轨、导体棒ab放置在磁场中，并与电流表组成一闭合回路．然后进行如下操作：
①ab与磁场保持相对静止；②让导轨与ab一起平行于磁感线运动；③让ab做切割磁感线运动．
探究Ⅱ：如图乙所示，将螺线管与电流表组成闭合回路．然后进行如下操作：①把条形磁铁放在螺线管内不动；②把条形磁铁插入螺线管；③把条形磁铁拔出螺线管．
探究Ⅲ：如图丙所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；A放在螺线管B内，B与电流表组成一个闭合回路．然后进行如下操作：①闭合和断开开关瞬间；②闭合开关，A中电流稳定后；③闭合开关，A中电流稳定后，再改变滑动变阻器的阻值．
可以观察到：(请在(1)(2)(3)中填写探究中的序号)
(1)在探究Ⅰ中，________闭合回路会产生感应电流；
(2)在探究Ⅱ中，________闭合回路会产生感应电流；
(3)在探究Ⅲ中，________闭合回路会产生感应电流；
(4)从以上探究中可以得到的结论是：当________时，闭合回路中就会产生感应电流．
解析　(1)只有当ab做切割磁感线运动时，闭合回路才会产生感应电流；(2)当螺线管中的磁通量发生改变时，闭合回路会产生感应电流；(3)闭合和断开开关瞬间或者改变滑动变阻器的阻值，都会使闭合回路的电流发生变化，因而螺线管中的磁通量发生改变，产生感应电流；(4)闭合回路的磁通量发生改变．
答案　(1)③　(2)②③　(3)①③
(4)闭合回路的磁通量发生改变
13.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内就是从2 s末到3 s末，所以，2 s末的磁场的磁感应强度为B1＝(2＋3×2) T＝8 T，
3 s末的磁场的磁感应强度为B2＝(2＋3×3) T＝11 T.
则有ΔΦ＝ΔBSsinθ＝(11－8)×0.12×sin30° Wb＝1.5×10－2 Wb.
答案　1.5×10－2 Wb