4.2 探究电磁感应产生条件 同步练习 （word版含答案）

探究电磁感应产生条件练习
一、单选题
关于电磁感应，下列说法正确的是(?)
A. 线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大
B. 在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流产生
C. 闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生
D. 磁感应强度与导体棒及其运动方向相互垂直时，可以用右手定则判断感应电流的方向
关于磁通量及其变化，下列说法正确的是(? )
A. 磁通量和磁通量的变化都有正负，所以它们是矢量
B. 穿过线框的磁通量一定等于磁感应强度与线框面积的乘积
C. 当金属线框的磁通量发生变化时，金属线框中一定有感应电流
D. 当金属线框的磁通量发生变化时，金属线框中一定有感应电动势
如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(????)
A. 1：1
B. 1：2
C. 1：4
D. 4：1
如图所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2?s，第二次用0.4?s，并且两次的起始和终了位置相同，则(????)
A. 第一次磁通量变化量较大
B. 第一次?的最大偏角较大
C. 若断开S，?均不偏转，故均无感应电动势
D. 以上说法都不对
图中能产生感应电流的是(????)
A. B.
C. D.
下列说法正确的是
A. 做匀速圆周运动的物体动量保持不变
B. 奥斯特发现了通电导线周围存在着磁场
C. 闭合导线在磁场中运动就能产生感应电流
D. 智能手机无线充电技术主要应用了电流的热效应
一闭合金属圆形线圈位于竖直平面内，线圈的对称轴OO?与另一对称轴O1O2垂直，其正下方O处有一水平通电直导线，电流I方向如图所示。下列说法正确的是
A. 若线圈沿OO?方向平移，则线圈中有感应电流产生
B. 若线圈O1O2方向平移，则线圈中有感应电流产
C. 若电流I逐渐增大，则线圈中有感应电流产生
D. 若线圈绕OO?转动，则线圈中有感应电流产生
如图所示，一个闭合三角形导线框位于竖直平面内，其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且相距很近(但不重叠)的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。不计阻力，线框从实线位置由静止释放至运动到直导线下方虚线位置过程中(? ? ?)
A. 线框中的磁通量为零时其感应电流也为零
B. 线框中感应电流方向先为顺时针后为逆时针
C. 线框减少的重力势能全部转化为电能
D. 线框受到的安培力方向始终竖直向上
如图所示，矩形导线框abcd处于竖直面内，直导线MN与bc边平行且与线框平面共面，并通以向上的电流i，则以下情况不能使线框中产生感应电流的是(????)
A. 线框以直导线MN为轴转动
B. 线框以ad边为轴转动
C. 线框沿线框平面向右平移
D. 增大直导线中的电流i
高铁在制动时有多种制动方式，其中一种是在高铁转向架下面同侧的两个车轮之间安装电磁铁，如图所示。制动时电磁铁被放到距离轨面几毫米的地方而不与钢轨接触，然后通电，就可达到减速的目的。关于这种制动方式，下列说法正确的是(?)
A. 制动过程中，制动的作用力大小不变
B. 即使列车静止，钢轨上电会有电流产生
C. 当列车带动电磁铁运动时，钢轨中的磁通量变化，产生了感应电流
D. 这种制动方式主要依靠电磁铁和轨道之间的摩擦进行制动
如图所示是套在同一铁芯上的两个线圈，左线圈与电源、滑动变阻器及开关相连，右线圈与电流计连成一闭合电路．在下列情况下，电流计指针不偏转的是(????)
A. 开关S合上或断开的瞬间
B. 开关S合上后，左线圈中通过恒定的电流时
C. 开关S合上后，移动滑动变阻器滑片增大其阻值时
D. 开关S合上后，移动滑动变阻器滑片减小其阻值时
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。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(????)
A. 同时增大B1减小B2
B. 同时减小B1增大B2
C. 同时以相同的变化率增大B1和B2
D. 同时以相同的变化率减小B1和B2
二、多选题
下列选项中的操作能使如图所示的三种装置产生感应电流的是(????)
A. 甲图中，使导体棒AB顺着磁感线运动
B. 乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈
C. 丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动
D. 丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A插入大螺线管B中不动，移动滑动变阻器的滑片
如图所示，线圈abcd在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下线圈中有感应电流产生(????)
A. 把线圈变成圆形(周长不变)
B. 使线圈在磁场中加速平移
C. 使磁场增强或减弱
D. 使线圈以过ab的直线为轴旋转
关于电路中感应电动势的大小，下列说法中正确的是(????)
A. 只要穿过闭合回路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流产生
B. 闭合电路的导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流
C. 电路中磁通量的变化越大，感应电动势就越大
D. 电路中磁通量的变化越快，感应电动势就越大
如图所示，U形金属导轨水平放置，其上放有一根金属导体棒ab，有一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，一定能在轨道回路中产生感应电流的是
A. 磁场的磁感应强度不变，金属导体棒ab垂直导轨向上运动
B. 磁场的磁感应强度不变，金属导体棒ab沿导轨向右运动
C. 导体棒ab不动，只增大磁场的磁感应强度
D. 导体棒ab不动，保持磁场的磁感应强度大小不变，θ角减小
三、实验题
图甲、乙和丙所示均为教材中的演示实验实物图。在电路连接正确的情况下，回答下列问题：
(1)图甲中，将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时，灵敏电流计指针偏转方向________(填“相同”或“相反”)。
(2)图乙中，导体棒AB以大小不同的速度沿相同方向切割磁感线时，灵敏电流计指针偏转大小________(填“相同”或“不同”)。
(3)图丙中，下列操作能使灵敏电流计指针偏转的是________。(填选项前的字母)
A.闭合开关的瞬间
B.保持开关闭合，快速移动滑动变阻器的滑片
C.保持开关断开，快速移动滑动变阻器的滑片
用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。
(1)图中已经用导线将部分器材连接，请将实物间的连线补充完整；
(2)若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，这是由于线圈______(填“A”或“B”)中有了感应电流。
(3)在开关闭合且稳定后，使滑动变阻器的滑片向右匀速滑动，此过程中灵敏电流计的指针______(选填“向右偏”、“不偏转”或“向左偏”)。
四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）
.面积为S的矩形线框abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框面成θ角(如图)，当线框以ab为轴顺时针转90°时，穿过abcd面的磁通量的变化量是多少？
如图甲所示，MN、PQ为间距L=1m足够长的平行导轨，NQ⊥MN，导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=2Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为B0=2T。将一根质量为m=1kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度，已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=2C，且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示，设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。(取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)。求：
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ和导体棒的电阻r；
(2)金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量；
(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，为使金属棒中不产生感应电流，则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式)。
答案和解析
1.【答案】D
【解答】
A.线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大，A项错误；
B.当有稳定的感应电动势时，如果电路不闭合，则没有感应电流产生，B项错误；
C.闭合电路内磁通量变化，才有感应电流产生，C项错误；
D.导体棒的运动方向与磁感线垂直时，可以用右手定则判断感应电流的方向，D项正确。???
故选D。
2.【答案】D
【解答】
A.磁通量和磁通量的变化都有正负，但它们是标量，A项错误；
B.当线框平面与磁场垂直时，穿过线框的磁通量才等于磁感应强度与线框面积的乘积，B项错误；
CD.当穿过闭合金属线框的磁通量发生变化时，金属线框中才会有感应电流，若线框不闭合，则金属线框只有感应电动势，没有感应电流，C项错误，D项正确。
故选D。
3.【答案】A
【解析】【试题解析】
解：由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为：Φ=BS，半径为r的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为：S=πr2
结合图可知，穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的，所以磁通量都是：Φ=πBr2，与线圈的大小无关。故A正确，BCD错误。
4.【答案】B
【解答】
A.因两次的起始和终止位置相同，所以磁感应强度变化量△B相同，由△Φ=△B?S知两次磁通量变化相同，故A错误；
B.因磁通量变化相同，匝数n相同，△t1<△t2，根据E=nΔΦΔt和I=ER知，第一次G的最大偏角较大，故B正确；
C.有无感应电动势产生的条件是穿过回路的磁通量发生变化，电路无需闭合，两次穿过回路的磁通量均发生了变化，因而均产生了感应电动势，故C错误；
D.综上所述，选项B正确，故D错误。
故选B。
5.【答案】B
【解答】
A.线圈是不闭合的，不能产生感应电流，故A错误；
B.线框的面积增大，穿过线框的磁通量增大，能够产生感应电流，故B正确；
C.由于直导线在线圈的直径的上方，所以穿过线圈的磁通量等于0，电流增大，线圈的磁通量仍然是0，故C错误；
D.线圈整体垂直于磁场运动，线圈的磁通量始终是最大，没有发生变化，没有感应电流，故D错误。
故选B。
6.【答案】B
【解答】
A.做匀速圆周运动的物体，其速度大小不变，方向时刻改变，所以物体的动量大小保持不变，方向时刻在改变，故A错误；
B.奥斯特发现了电流的磁效应，即发现了通电导线周围存在着磁场，故B正确；
C.闭合导线在磁场中运动时，穿过闭合导线的磁通量不一定产生变化，可以闭合导线中不一定产生感应电流，故C错误；
D.智能手机无线充电技术主要应用了电磁感应，故D错误。
故选B．
7.【答案】D
【解答】
ABC.线圈在图示位置时磁通量为零，若线圈沿OO?或O1O2方向平移或电流I逐渐增大，穿过线圈的磁通量均为零，即磁通量均不变，线圈中没有感应电流，故ABC错误；
D.若线圈绕OO?转动，穿过线框的磁通量将增大，则线圈中有感应电流产生，故D正确。
故选D。
8.【答案】D
【解答】
A.线框穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，一直减小到0，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大。这一过程是连续的，始终有感应电流存在，故A错误；
B.根据右手定则，通电直导线的磁场在上方向外，下方向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小；线框从上向下靠近导线的过程，向外的磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大，直至最大；根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流；向里的磁通量变成最大后，继续向下运动，向里的磁通量又逐渐减小，这时的电流新方向又变成了顺时针，故B错误；
C.线框减少的重力势能一部分转化成电能，还有一部分转化成自身的动能，故C错误；
D.根据楞次定律，感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动，故受安培力合力的方向始终向上，故D正确。
故选D。
9.【答案】A
【解答】A.通电直导线产生的磁场磁感线是以直导线为圆心的同心圆，线框以直导线MN为轴转动，穿过线圈的磁通量不变，线框中不产生感应电流，故A正确;
B.以ad边为轴转动，穿过线框的磁通量减小，线框中产生感应电流，故B错误;
C.让线框沿线框平面向右平移，穿过线圈的磁通量减小，线框中产生感应电流，故C错误;
D.增大直导线中的电流i，磁场增强，穿过线框的磁通量增大，线框中产生感应电流，故D错误。
10.【答案】C
【解答】
A.制动过程中，电磁铁与钢轨间相对速度减小，产生的感应电流也在减小，制动的作用力大小也减小，故A错误；
B.列车静止，电磁铁与钢轨间相对速度为零，钢轨上不会有电流产生，故B错误；
C.制动时电磁铁被放到距离轨面几毫米的地方而不与钢轨接触，然后通电，电磁铁与钢轨间相对运动产生涡流，产生电磁吸力作为制动力，将动能转化为热能，达到减速的目的，C正确；
D.电磁铁和轨道不接触，无摩擦，靠电磁吸力作为制动力。
故选C。
11.【答案】B
【解答】
A、开关合上或断开瞬间，电路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过左线圈的磁通量变化，产生感应电流。故A错误；
B、开关闭合一段时间后，线圈中是恒定的电流，线圈产生稳恒的磁场，穿过左线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，指针不偏转。故B正确。
C、开关S合上后，移动滑动变阻器滑片增大其阻值时，穿过穿过左线圈的磁通量变化，产生感应电流。故C错误；
D、开关S合上后，移动滑动变阻器滑片减小其阻值时，穿过穿过左线圈的磁通量变化，产生感应电流。故D错误。
故选：B。
12.【答案】B
【解析】【试题解析】
解：A、增大B1，则金属圆环上半部分的磁通量变大，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场方向相反。再根据安培定则，可判定在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流；减小B2，则金属圆环下半部分的磁通量变小，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场方向相同。再根据安培定则，可判定在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流；故同时增大B1减小B2在金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，故A错误；
B、减小B1，则金属圆环上半部分的磁通量变小，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场方向相同。再根据安培定则，可判定在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流；增大B2，则金属圆环下半部分的磁通量变大，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场方向相反。再根据安培定则，可判定在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流；故同时减小B1增大B2在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，故B正确；
CD、根据上面的分析可知同时以相同的变化率增大B1和B2或同时以相同的变化率减小B1和B2都不会在环中产生感应电流，故CD错误；
13.【答案】BD
【解答】
A.甲图中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误；
B.乙图中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，线圈中都能产生感应电流，故B正确；
C.丙图中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，无感应电流，故C错误；
D.丙图中开关S接通，小螺线管A插入大螺线管B中不动，移动滑动变阻器的滑片使闭合回路中的电流变化，从而使螺线管A产生的磁场变化，故螺线管B中的磁通量变化，有感应电流，故D正确。
故选BD。
14.【答案】ACD
【解答】
A.把线圈变成圆形(周长不变)，线圈的面积增大，穿过线圈的磁通量增大，能够产生感应电流。故A正确；
B.由于磁场是匀强磁场且范围足够大，因此线圈无论向那个方向平移，磁通量都不会发生变化，没有感应电流。故B错误；
C.使磁场增强或减弱，穿过线圈的磁通量增大或减小，能够产生感应电流。故C正确；
D.当线圈以ab为轴旋转时，其磁通量发生变化，有感应电流产生，故D正确。
故选ACD。
15.【答案】AD
【解答】
解：A.根据感应电流产生的条件可知，只要穿过闭合回路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流产生，故A正确；
B.闭合电路的导体做切割磁感线运动时，如果回路中磁通量不变，则电路中不会产生感应电流，故B错误；
C.穿过闭合回路的磁通量变化越大，磁通量变化不一定快，则感应电动势不一定大。故C错误。
D.感应电动势的大小与磁通量的变化率成之比，磁通量变化越快，感应电动势越大，故D正确。
故选：AD。
16.【答案】BCD
【解答】
A.磁场的磁感应强度不变，金属导体棒ab垂直导轨向上运动，穿过闭合回路的磁通量不变，回路中没有感应电流产生，故 A错误；
B.磁场的磁感应强度不变，金属导体棒ab沿导轨向右运动，穿过闭合回路的磁通量增加，回路中产生感应电流，故B正确；
C.导体棒ab不动，只增大磁场的磁感应强度，穿过闭合回路的磁通量增加，回路中产生感应电流，故C正确；
D.导体棒ab不动，保持磁场的磁感应强度大小不变，θ角减小，穿过闭合回路的磁通量增加，回路中产生感应电流，故D正确。
故选BCD。
17.【答案】(1)相反；
(2)不同；
(3)AB。
【解答】
(1)将条形磁铁插入线圈时，穿过线圈的磁通量增强，拔出线圈时穿过线圈的磁通量减弱，所以灵敏电流计指针偏转方向相反；
(2)导体棒AB以大小不同的速度沿相同方向切割磁感线时，产生的感应电动势不同，所以将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时，灵敏电流计指针偏转大小不同；
(3)A.闭合开关的瞬间，A线圈中磁场发生增强，穿过线圈B的磁通量增加，产生感应电流，电流表指针偏转，故A正确；
B.保持开关闭合，快速移动滑动变阻器的滑片，A线圈中磁场发生变化，B线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针偏转，故B正确；
C.保持开关断开，快速移动滑动变阻器的滑片，A线圈中没有磁场，所以B线圈中磁通量没有变化，不产生感应电流，指针不偏转，故C错误。
故选AB。
18.【答案】(1)；
(2)B；
(3)向左偏。
【解析】解：(1)本实验中线圈A、滑动变阻器，开关与电源相连，通过调节滑动变阻器使线圈A中的磁通量发生变化，从而使线圈B产生电磁感应线象，故线圈B应与电流计相连，如下图所示：
(2)闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈B中有了感应电流；
(3)由题意可知当穿过B的磁通量增大时，指针向右偏转，则可知当穿过B的磁通量减小时，指针应该向左偏转，
在开关闭合且稳定后，使滑动变阻器的滑片向右匀速滑动过程中，线圈A所在回路中的电阻增大，则A中的电流减小，磁场变弱，穿过B的磁通量减小，故灵敏电流计的指针向左偏转。
19.【答案】解：开始时磁场与线框面成θ角，磁通量为Φ1=BSsinθ；
线框面按题意方向转动时，磁通量减少，
当转90°时，磁通量变为“负”值，Φ2=?BScosθ，
可见，磁通量的变化量为
ΔΦ=|Φ2?Φ1|=|?BScosθ?BSsinθ|=BS(cosθ+sinθ)。
答：穿过abcd面的磁通量的变化量是BS(cosθ+sinθ)。
20.【答案】解：(1)当v=0时，a=2m/s2，由牛顿第二定律得：mgsinθ?μmgcosθ=ma
解得：μ=0.5；
由图像可知：vm=2m/s
当金属棒达到稳定速度时，有FA=B0IL
且B0IL+μmgcosθ=mgsinθ
切割产生的感应电动势E=B0Lv
因I=ER+r
解得：r=2Ω；
(2)q=It=nΔΦΔt(R+r)t=nΔΦR+r
而△φ=B×L×s
即有s=4m
由能量关系mgssin37°?μmgscos?37°?WF=12mv2?0
产生热量WF=Q总=6J，
解得电阻R上产生的热量：QR=12Q=3J；
(3)当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流，此时金属棒将沿导轨做匀加速运动，
根据牛顿第二定律有：mgsinθ?μmgcosθ=ma
即：a=2m/s2
B0Ls=BLs+vt+12at2
则磁感应强度与时间变化关系：B=B0ss+vt+12at2=84+2t+t2。