第1、2节 划时代的发现 探究感应电流的产生条件
一、选择题
1．(2018·辽源市田家炳高级中学高二模拟)一个闭合线圈中没有产生感应电流，因此可以得出( )
A．此时该处一定没有磁场
B．此时该处一定没有磁场的变化
C．闭合线圈的面积一定没有变化
D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
解析：选D 根据感应电流的产生条件——闭合线圈磁通量发生变化，故一个闭合线圈中没有感应电流的产生，一定是穿过线圈平面的磁通量没有变化，D选项正确．
2．(2019·平罗月考)关于磁通量，下列说法正确的是( )
A．面积S一定的线圈放在匀强磁场中时，穿过线圈平面的磁通量是一定的
B．穿过线圈平面的磁通量越小，则该磁场的磁感应强度也越小
C．穿过线圈平面的磁通量为零，则线圈所在处的磁感应强度一定为零
D．穿过线圈平面的磁通量为零，线圈所在处的磁感应强度可能很大
解析：选D 根据磁通量的定义式Φ＝BScos θ可知，磁通量的大小与面积和磁感应强度的夹角有关，A选项错误；穿过线圈平面的磁通量越小，该磁场的磁感应强度不一定小，可能是夹角大，B选项错误；当线圈平面与磁感应强度平行时，磁通量为零，磁感应强度不为零，可能很大，C选项错误，D选项正确．
3．如图所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有( )
A．Φ1>Φ2 B．Φ1<Φ2
C．Φ1＝Φ2 D．无法确定
解析：选C 对于大环和小环来说，有效垂直面积相同，所以C正确．
4．如图所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是( )
A．先减小后增大 B．始终减小
C．始终增大 D．先增大后减小
解析：选A 线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框磁通量较大，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量较小，所以该过程中的磁通量先减小后增大，故A对．
5．(多选)如图所示的实验中，在一个足够大的磁铁的磁场中，如果AB沿水平方向运动的速度大小为v1，两磁极沿水平方向运动的速度大小为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θ＜90°，可以产生感应电流
解析：选BCD 当v1＝v2，且方向相同时，二者无相对运动，AB不切割磁感线，回路中无感应电流，A错；当v1＝v2，且方向相反时，则AB切割磁感线，穿过回路的磁通量变大或变小，都有感应电流产生，B对；当v1≠v2时，无论方向相同或相反，二者都有相对运动，穿过回路的磁通量都会发生变化，有感应电流产生，C对；当v2＝0，v1的方向与磁感线的夹角θ<90°时，v1有垂直磁感线方向的分量，即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对．
6．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况中铜环a中没有感应电流的是( )
A．将开关突然断开的瞬间
B．线圈中通以恒定的电流
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动
D．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动
解析：选B 将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环a的磁通量减小，产生感应电流，故A不符合题意；线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环a的磁通量不变，没有感应电流产生，故B符合题意；通电时，使变阻器的滑片P做加速或匀速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环a的磁通量变化，产生感应电流，故C、D不符合题意．
7．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定
解析：选C 第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入，ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差．第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧穿入，ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和．故ΔΦ1<ΔΦ2，选项C正确．
8．(2018·宁波诺丁汉大学附中检测)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．移动变阻器滑片
解析：选A 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；当开关接通的瞬间、开关断开的瞬间或者移动变阻器滑片时，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．
9．如图所示，匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为L，且L>d，线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是( )
A． B．
C． D．
解析：选B 只有线框在进入磁场的过程中(bc边未出磁场)和线框在穿出磁场的过程中(仅ad边在磁场中切割磁感线)，穿过线框的磁通量才发生变化，产生感应电流．ad边和bc边都在磁场外穿越磁场的过程中，没有感应电流，则t＝，故正确选项为B.
10.(多选)如图所示是等腰直角三棱柱，其中侧面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是( )
A．通过abcd平面的磁通量大小为B·L2
B．通过dcfe平面的磁通量大小为B·L2
C．通过abfe平面的磁通量大小为B·L2
D．通过整个三棱柱的磁通量为零
解析：选BD 由公式Φ＝BScos θ可以得出通过平面abcd的磁能量大小为Φ1＝BL2cos 45°＝BL2，A错误；通过平面dcfe的磁通量大小为Φ2＝BL·L，B正确；通过平面abfe的磁通量Φ3＝B·L2cos 90°＝0，C错误；而整个三棱柱表面是个闭合曲面，穿入与穿出的磁感线条数相等，即穿过它的净磁感线的条数是0，故穿过整个三棱柱的磁通量为零，D正确．
二、非选择题
11.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垂直，如图所示．磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)(T)，则3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
解析：3 s内就是从0到3 s末，所以0 s末时磁感应强度为B1＝(2＋3×0)T＝2 T
3 s末时的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11 T
所以ΔΦ＝ΔBS＝(11－2)×0.12 Wb＝9×10－2 Wb.
答案：9×10－2 Wb
12.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，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．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，应使穿过框架闭合回路平面的磁通量不发生变化，在t＝0时刻，穿过框架闭合回路平面的磁通量
Φ1＝B0S＝B0l2
设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为
Φ2＝Bl(l＋vt)
由Φ1＝Φ2得，B＝.
答案：B＝
13．如图甲所示，一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图乙所示位置，求在这一过程中，线框中磁通量的变化量为多少？
解析：穿过线框aOO′d部分的磁通量在这一过程中不发生改变，因此本题只需分析ObcO′部分在初、末位置时的磁通量Φ1和Φ2，求出该部分在这一过程中磁通量的变化量即可．
Φ1＝Bsin 45°·＝BS
Φ2＝－Bcos 45°·＝－BS
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS.
答案：BS
课件34张PPT。第1、2节 划时代的发现 探究感应
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