第一章 1 电磁感应现象（巩固 ）—2020-2021学年教科版高中物理选修3-2同步检测 （含答案）

第一章
1
电磁感应现象（巩固
）
【巩固题】（10min）
某区域存在如图所示的磁场，其中小圆面积为S1，内有垂直纸面向外的磁场，磁感应强度的大小为B1，大圆面积为S2，大圆与小圆之间有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度的大小为B2，已知B2＞B1，S2＞2S1则该区域内磁通量?的大小等于（
）
A．（B1+B2）S2
B．（B2﹣B1）S2
C．B2S2﹣B1S1
D．B2S2﹣（B1+B2）S1
如图的两同心圆环，当有一通电直导线与两圆环直径重合放置时，则两圆环磁通量的大小关系是（
）
A．φA＜φB
B．φA＞φB
C．φA=φB
D．无法确定
如图所示，圆形线圈共n匝，线圈平面与磁场方向夹600角，匀强磁场磁感应为B，采用下列哪种方式能使线圈中磁通量变为原来的2倍（
）
A．使线圈面积变为原来的2倍
B．使线圈匝数变为原来的2倍
C．使线圈半径变为原来的2倍
D．使线圈平面与磁场垂直
一种早期发电机原理示意图如图所示，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，线圈圆心为O点．在磁极绕转轴匀速转动的过程中，当磁极与O点在同一条直线上时，穿过线圈的（
）
A．磁通量最大，磁通量变化率最大
B．磁通量最大，磁通量变化率最小
C．磁通量最小，磁通量变化率最大
D．磁通量最小，磁通量变化率最小
通电直导线与线圈有如图所示的四种位置关系，其中穿过线圈的磁通量最大的是（
）
A．
B．
C．
D．
如图所示，条形磁铁放置在水平桌面上，A环和B环是一对同心圆环，也放置在水平桌面上（不计磁铁的厚度），分别用ΦA和ΦB表示穿过两环的磁通量，则有（
）
A．ΦA＞ΦB
B．ΦA＜ΦB
C．ΦA=ΦB
D．由于没有放到圆心处，所以无法确定ΦA与ΦB的大小关系
如图所示条形磁铁竖直放置，闭合的金属线框水平靠近磁铁，从A端移至B端的过程中，穿过线框磁通量的变化情况是（
）
A．变大
B．变小
C．先变小后变大
D．先变大后变小
如图所示，在纸面内放有一个条形磁铁和一个圆形线圈（位于磁铁正中央），下列情况中能使线圈中产生感应电流的是（
）
A．将磁铁在纸面内向上平移
B．将磁铁在纸面内向右平移
C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内
下列说法中正确的是（
）
A．赫兹首先发现电流能够产生磁场，证实了电和磁存在着相互联系
B．元电荷的数值最早是由库仑测得的
C．麦克斯韦通过对电磁感应现象的研究总结出了电磁感应定律
D．法拉第不仅提出了场的概念，而且发明了人类历史上的第一台发电机
【提高题】
1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机（图甲）它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上第一台发电机．据说，在法拉第表演他的发电机时，一位贵妇人问道“法拉第先生，这东西有什么用呢？”法拉第答道“夫人，一个刚刚出生的婴儿有什么用呢？”图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，使铜盘转动，电阻R中就有电流通过．以下说法不正确的是（
）
A．在金属盘上将有从铜片D流向铜片C的电流
B．铜片D的电势高于铜片C的电势
C．盘面可视为无数幅条组成，任何时刻都有幅条切割磁感线
D．铜盘转动的速度越大，流过电阻R的电流越大
物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈L开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（
）
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
如图是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是（
）
A．当右边磁铁S极离开B端时，线圈中产生感应电流
B．当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流
C．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流
D．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流
如图所示为一水平放置的条形磁铁，闭合线框abcd位于磁铁的左端，线框平面始终与磁铁的上表面垂直，并与磁铁的端面平齐，当线框由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ时，线框内磁通量的变化情况如何？
答案;
某区域存在如图所示的磁场，其中小圆面积为S1，内有垂直纸面向外的磁场，磁感应强度的大小为B1，大圆面积为S2，大圆与小圆之间有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度的大小为B2，已知B2＞B1，S2＞2S1则该区域内磁通量?的大小等于（
）
A．（B1+B2）S2
B．（B2﹣B1）S2
C．B2S2﹣B1S1
D．B2S2﹣（B1+B2）S1
【考点】磁通量．版权所有
【分析】根据?=BS，结合S是有效面积，并确定穿过线圈的磁通量的正反面，从而即可求解．
【解答】解：设穿过线圈向外的磁通量为正值，则有：?1=B1S1；
而穿过线圈向里的磁通量为?2=﹣B2（S2﹣S1）；
则区域内磁通量?的大小?=B1S1﹣B2（S2﹣S1）=﹣B2S2+（B1+B2）S1
负号表示，穿过线圈的磁通量的方向，故D正确，ABC错误；
故选：D．
【点评】考查磁通量的概念，掌握磁通量是标量，但分正负号，同时理解S是有效面积．
如图的两同心圆环，当有一通电直导线与两圆环直径重合放置时，则两圆环磁通量的大小关系是（
）
A．φA＜φB
B．φA＞φB
C．φA=φB
D．无法确定
【考点】磁通量．版权所有
【分析】根据安培定则可明确导线周围的磁感线，由磁通量的定义可明确两线圈中的磁通量大小．
【解答】解：由安培定则可知，导线的磁场是以导线为轴的同心圆，则在圆环所在的平面下下对称，相互抵消；故磁通量均为零；
故两圆环中的磁通量为相等；
故选：C．
【点评】本题是非匀强磁场磁通量大小的比较问题，抓住抵消后剩余磁通量进行比较．常见问题，中等难度
如图所示，圆形线圈共n匝，线圈平面与磁场方向夹600角，匀强磁场磁感应为B，采用下列哪种方式能使线圈中磁通量变为原来的2倍（
）
A．使线圈面积变为原来的2倍
B．使线圈匝数变为原来的2倍
C．使线圈半径变为原来的2倍
D．使线圈平面与磁场垂直
【考点】磁通量．版权所有
【分析】磁通量用穿过线圈的磁感线条数表示，分析磁感线条数的变化，并结合穿过线圈的磁通量?=BSsinθ，即可进行判断．
【解答】解：根据穿过线圈的磁通量?=BSsinθ；
A、线圈的面积变为原来的2倍，则磁通量变为原来的2倍．故A正确．
B、磁通量与线圈匝数无关．故B错误．
C、将半径变为原来的2倍，那么面积变为原来的4倍，因此磁通量是原来的4倍．故C错误．
D、原来穿过线圈的磁通量?=BSsin60°，当使线圈平面与磁场垂直，穿过线圈中磁通量变为倍．故D错误．
故选：A．
【点评】本题综合考查了磁通量公式的应用．关键知道影响磁通量的因素．
一种早期发电机原理示意图如图所示，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，线圈圆心为O点．在磁极绕转轴匀速转动的过程中，当磁极与O点在同一条直线上时，穿过线圈的（
）
A．磁通量最大，磁通量变化率最大
B．磁通量最大，磁通量变化率最小
C．磁通量最小，磁通量变化率最大
D．磁通量最小，磁通量变化率最小
【考点】磁通量；法拉第电磁感应定律．版权所有
【分析】根据磁极的转动可知线圈平面中的磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可判断线圈中的感应电流大小．
【解答】解：在磁极绕转轴与O点在同一条直线上时，穿过线圈的磁通量最大，此时感应电动势最小，即磁通量的变化率最小，故B正确，ACD错误；
故选B．
【点评】本题考查法拉第电磁感应定律的基本应用，同时还可以确定感应电流的方向：首先明确原磁场方向及磁通量的变化，然后由楞次定律判断感应电流的磁场，再由安培定则即可判断感应电流的方向．
通电直导线与线圈有如图所示的四种位置关系，其中穿过线圈的磁通量最大的是（
）
A．
B．
C．
D．
【考点】磁通量．版权所有
【分析】磁通量是穿过磁场中某一平面的磁感线的条数．当线圈面积不变，根据磁感线的疏密判断穿过线框的磁通量的变化．
【解答】解：A、根据穿过的线圈的净磁通量可知，磁通量零，故A错误；
B、由题，通电直导线产生稳定的磁场，离导线越远磁场越弱，磁感线越疏，则当线框远离通电导线时，穿过线框的磁感线的条数越来越少，磁通量将逐渐减小，故B正确，C错误．
D、根据磁通量的概念可知，线圈此时没有磁通量，故D错误；
故选：B．
【点评】对于非匀强磁场穿过线圈的磁通量不能定量计算，可以根据磁感线的条数定性判断其变化情况．
如图所示，条形磁铁放置在水平桌面上，A环和B环是一对同心圆环，也放置在水平桌面上（不计磁铁的厚度），分别用ΦA和ΦB表示穿过两环的磁通量，则有（
）
A．ΦA＞ΦB
B．ΦA＜ΦB
C．ΦA=ΦB
D．由于没有放到圆心处，所以无法确定ΦA与ΦB的大小关系
【考点】磁通量．版权所有
【分析】分析磁体周围的磁场分布，根据磁通量的定义可明确两环中磁通量的大小．
【解答】解：条形磁铁中的磁感线外部由N到S极，内部由S极到N极；磁通量可以看作是穿过线圈的磁感线的条件；则可知，两个线圈中磁通量均应为零；
故选：C．
【点评】本题要正确分析磁场的分布，并能正确分析磁通量的大小．
如图所示条形磁铁竖直放置，闭合的金属线框水平靠近磁铁，从A端移至B端的过程中，穿过线框磁通量的变化情况是（
）
A．变大
B．变小
C．先变小后变大
D．先变大后变小
【考点】磁通量．版权所有
【分析】磁通量用穿过线圈平面的磁感线的条数表示，根据条形磁铁磁感线的分布情况进行分析．
【解答】解：线圈在N极和S极附近时，磁场较强，磁感线较密，穿过线圈的磁感线较多，磁通量较大，而在条形磁铁中央附近，磁场最弱，磁感线较疏，穿过线圈的磁通量较小．故穿过线框磁通量先变小后变大．
故选C
【点评】本题关键要掌握磁通量的几何意义：穿过线圈平面的磁感线的条数，结合条形磁铁磁感线的分布情况就能分析．
如图所示，在纸面内放有一个条形磁铁和一个圆形线圈（位于磁铁正中央），下列情况中能使线圈中产生感应电流的是（
）
A．将磁铁在纸面内向上平移
B．将磁铁在纸面内向右平移
C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内
【考点】电磁感应现象的发现过程．版权所有
【分析】对照产生感应电流的条件进行分析：产生感应电流的条件：一是电路要闭合；二是穿过电路的磁通量发生变化．
【解答】解：A、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向上平移时，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生．故A错误．
B、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向右平移时，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生．故B错误．
C、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁绕垂直纸面的轴转动，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生．故C错误．
D、将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内，将有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量增大，将产生感应电流．故D正确．
故选：D．
【点评】本题考查理论联系实际的能力，关键抓住产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即磁感线的条件发生变化．
下列说法中正确的是（
）
A．赫兹首先发现电流能够产生磁场，证实了电和磁存在着相互联系
B．元电荷的数值最早是由库仑测得的
C．麦克斯韦通过对电磁感应现象的研究总结出了电磁感应定律
D．法拉第不仅提出了场的概念，而且发明了人类历史上的第一台发电机
【考点】电磁感应现象的发现过程；元电荷、点电荷．版权所有
【专题】定性思想；推理法；磁场
磁场对电流的作用．
【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献，即可一一求解．
【解答】解：A、奥斯特首先发现电流能够产生磁场，证实了电和磁存在着相互联系，故A错误；
B、元电荷的数值最早是由密立根测得的，库仑利用扭秤发现了库仑定律，故B错误；
C、法拉第在前人的启发下，经过十年不懈的努力，终于发现电磁感应现象，故C错误；
D、法拉第不仅提出了场的概念，而且发明了人类历史上的第一台发电机，故D正确；
故选：D．
【点评】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．同时学好物理学史不仅是高中物理学习的要求，而且能增加我们对物理的学习兴趣，平时要注意物理学史的积累．
【提高题】
1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机（图甲）它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上第一台发电机．据说，在法拉第表演他的发电机时，一位贵妇人问道“法拉第先生，这东西有什么用呢？”法拉第答道“夫人，一个刚刚出生的婴儿有什么用呢？”图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，使铜盘转动，电阻R中就有电流通过．以下说法不正确的是（
）
A．在金属盘上将有从铜片D流向铜片C的电流
B．铜片D的电势高于铜片C的电势
C．盘面可视为无数幅条组成，任何时刻都有幅条切割磁感线
D．铜盘转动的速度越大，流过电阻R的电流越大
【考点】电磁感应现象的发现过程．版权所有
【分析】根据右手定则判断CD间感应电流方向，即可知道电势高低．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与转动速度有关．
【解答】解：A、根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从C向D，由于圆盘在切割磁感线，相当于电源，所以D处的电势比C处高，故A错误，B正确；
C、可将圆盘看成若干个沿着半径方向的幅条组成，因此在任何时刻都有幅条切割磁感线，故C正确；
D、根据法拉第电磁感应定律，则有E=BLV，所以转动的速度越大，产生的电动势越大，流过电阻R的电流越大，故D正确；
本题选择错误的，故选：A．
【点评】本题是右手定则和法拉第电磁感应定律的综合应用，基本题，考查对实验原理的理解能力，同时注意切割磁感线相当于电源，内部电流方向是从负极到正极．
物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈L开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（
）
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
【考点】研究电磁感应现象．版权所有
【专题】实验题．
【分析】闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量发生变化，产生感应电流，从而受到安培力，会向上跳起．根据套环跳起的原理判断导致套环未动的原因．
【解答】解：A、线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动．故A错误．
B、电源电压过高，在套环中产生的感应电流更大，更容易跳起．故B错误．
C、线圈匝数过多，在套环中产生的感应电流越大，套环更容易跳起．故C错误．
D、所用的套环材料是塑料，不可能产生感应电流，则不会受到安培力，不会跳起．故D正确．
故选：D．
【点评】理解套环跳起的原因，即产生感应电流的效果阻碍引起感应电流磁通量的变化．
如图是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是（
）
A．当右边磁铁S极离开B端时，线圈中产生感应电流
B．当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流
C．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流
D．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流
【考点】研究电磁感应现象．版权所有
【分析】根据感应电流产生的条件分析答题，穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路产生感应电流．
【解答】解：A、当右边磁铁S极离开B端时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故A正确；
B、当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故B正确；
C、当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量保持不变，线圈中没有感应电流，故C错误，D正确；
故选：ABD．
【点评】本题考查了判断线圈中是否有感应电流，知道感应电流产生的条件即可解题，本题是一道基础题．
如图所示为一水平放置的条形磁铁，闭合线框abcd位于磁铁的左端，线框平面始终与磁铁的上表面垂直，并与磁铁的端面平齐，当线框由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ时，线框内磁通量的变化情况如何？
【考点】磁通量．版权所有
【分析】明确条形磁铁的外部磁场分布情况，根据磁通量的定义可明确磁通量的变化情况．
【解答】解：条形磁铁外
中点处的磁场最弱；两端最强，因线圈面积不变；故由左向右运动过程中，磁通量先减小后增大；
答：线框内的磁通量先减小后增大．
【点评】本题考查磁通量的定义，要注意明确磁通量可以由磁感线的条数定性说明