13.3 电磁感应现象及应用 同步习题—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册Word版含答案

第13章
电磁感应与电磁波初步
3　电磁感应现象及应用
课时练
一、单选题
1．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是（　　）
A．丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，终于发现了电磁感应现象
B．牛顿最先测出了引力常量
C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．安培总结出了定则，可用来判断通电导线周围磁场方向
2．如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中通以恒定电流，下列运动中，闭合金属线框中有感应电流产生的是（　　）
A．闭合金属线框向上平移
B．闭合金属线框向右平移
C．闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转
D．闭合金属线框向下平移
3．关于感应电流，下列说法正确的有（　　）
A．只要穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就有感应电流产生
B．穿过电路平面的磁通量发生变化时，电路内一定有感应电流产生
C．线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流
D．只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生
4．下列现象中，属于电磁感应现象的是（　　）
A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．闭合线圈在磁场中转动而产生电流
D．接通电路时，电磁铁吸引铁块
5．如下图所示，一正方形闭合线圈在足够大的匀强磁场中运动，其中能产生感应电流的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图是漏电保护器的部分电路图，由金属环，线圈，控制器组成，其工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开，即称电路跳闸，下列有关漏电保护器的说法正确的是（　　）
A．当接负载的电线中电流均匀变化时，绕在铁芯上的线圈中有稳定的电流
B．当接负载的电线短路或电流超过额定值时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸
C．只有当接负载的电线漏电时，绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过
D．当接负载的电线中电流不稳定时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸
7．如图所示，匀强磁场中有一圆形闭合线圈，线圈平面与磁感线平行，能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种（　　）
A．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动
B．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动
C．线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转
D．线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转
8．如图为两组同心闭合线圈的俯视图，若内线圈通有图示的I1方向的电流，则当I1增大时外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向分别是(
)
A．I2顺时针方向，F沿半径指向圆心
B．I2顺时针方向，F沿半径背离圆心向外
C．I2逆时针方向，F沿半径指向圆心
D．I2逆时针方向，F沿半径背离圆心向外
二、实验题
9．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）将图中所缺的导线补接完整。（_______）
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合，上开关后可能出现的情况有∶
①将原线圈迅速插人副线圈时，灵敏电流计指针将向___________偏转（选填“左”或“右"）；
②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针将向___________偏转（选填“左”或“右”）；
（3）在做“探究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将___________
A．可以用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向
B．不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向
C．因电路不闭合，无电磁感应现象
D．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势
10．在“探究感应电流产生的条件”实验中，使用了蓄电池、滑动变阻器、电键、线圈A和线圈B以及灵敏电流计等器材，如图所示。
（1）用笔画线代替导线，将实验仪器连接成完整的实验电路_______；
（2）写出实验中能产生感应电流的三种方法________、________、________．
（3）在将软铁芯拔出线圈A的过程中，观察到灵敏电流计指针向右偏转，那么，闭合电键的瞬间，灵敏电流计将向_________（填写“左”或“右”）偏转。
（4）实验得到的结论是_________________。
三、填空题
11．G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向_______（填“上”、“下”）；图(3)中的电流表G的指针向____偏（填“左”、“右”）图(4)中的条形磁铁下端为______极（填“N”、“S”）。
12．如下图所示，矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内、一半在匀强磁场外。已知磁感应强度为，线圈面积为，现使线圈从图示位置开始匀速转动；如果转动轴为，则在线圈转动的过程中，磁通量的改变量大小为_______，线圈中_______（填“能”或“不能”）产生感应电流；如果转动轴为，则在线圈转动的过程中，磁通量的改变量大小为_______，线圈中______（填“能”或“不能”）产生感应电流。
(
2
)
(
1
)
参考答案
1．D
【详解】
A．丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，终于发现了电流周围存在着磁场，故A错误；
B．卡文迪许最先测出了引力常量，故B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，故C错误；
D．安培定则是用来判断通电导线周围产生的磁场方向的，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
AD．当闭合金属线框向上平移或向下平移时，磁通量保持不变，没有感应电流的产生，故AD错误；
B．当闭合金属线框向右平移时磁场减弱，磁通量减小有感应电流的产生，故B正确；
C．当闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转时，由于磁场空间的对称性，磁通量保持不变，没有感应电流的产生，故C错误。
故选B。
3．C
【详解】
AB．穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生，AB错误；
C．线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生，C正确；
D．闭合电路做切割磁感线运动，该电路的磁通量不一定变化，电路中不一定有感应电流产生，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
AD．小磁针在通电导线附近发生偏转和接通电路时，电磁铁吸引铁块。上面两种现象属于电流的磁效应，A错误，D错误；
B．通电线圈在磁场中转动，是因为安培力的作用，B错误；
C．闭合线圈在磁场中转动而产生电流，是由于闭合线圈的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，属于电磁感应现象，C正确。
故选C。
5．D
【详解】
A．线框平行于磁场感应线运动，穿过线框的磁通量没有变化，不会产生感应电流，A错误；
B．线框垂直于磁感线运动，虽然切割磁感线，但穿过的磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流，B错误；
C．线框绕轴转动，但穿过的磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流，C错误；
D．线框绕轴转动，导致磁通量发生变化，因此线框产生感应电流，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
漏电保护器的工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开，线圈的磁通量是由流入负载的导线中的电流和流出负载的导线中的电流在线圈中产生的磁通量的叠加，由于一般情况下，流入负载导线中的电流和流出负载导线中的电流等大反向，故线圈中的磁通量为零，无电流产生。而发生漏电时，流入负载导线中的电流和流出负载导线中的电流大小不等，线圈的磁通量发生变化，有电流产生。
故选C。
7．D
【详解】
A．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故A错误．
B．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故B错误．
C．线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故C错误．
D．线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转时，磁通量从无到有发生变化，线圈中有感应电流产生；故D正确．
故选D．
【点睛】
感应电流产生的条件有两个：一是线圈要闭合；二是磁通量发生变化.
8．D
【详解】
如图内线圈的电流方向为顺时针方向，由安培定则分析得知，外线圈中磁通量方向向里，当I1增大时，穿过外线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断外线圈中的感应电流I2的方向为逆时针，外线圈所在处磁场方向向外。根据左手定则分析得到：I2受到的安培力F方向是沿半径背离圆心向外．所以D正确，ABC错误。
9．
右
左
AD
【详解】
（1）[1]将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示
（2）①[2]闭合开关时，磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏转，将原线圈迅速插人副线圈时，磁通量也增加，灵敏电流计指针也将向右偏转。
②[3]原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，电流减小，穿过B线圈的磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏转。
（3）[4]如果副线圈B两端不接任何元件，线圈中仍有磁通量的变化，仍会产生感应电动势，但是不会产生感应电流，仍可根据楞次定律来确定感应电流的方向，从而可以判断出感应电动势的方向，所以AD正确；BC错误；
故选AD。
10．
电键闭合或断开
电键闭合后，A线圈插入或拨出
电键闭合后，移动滑动变阻器的滑片
左
当闭合回路中的磁通量变化时，闭合回路中就会产生感应电流；
【详解】
(1)[1]探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使线圈A产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、线圈A组成闭合电路，灵敏电流计与线圈B组成另一个闭合电路，如下图所示：
(2)[2][3][4]
只要使得闭合回路中的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生，所以能产生感应电流的三种做法为：①电键闭合或断开；②电键闭合后，A线圈插入或拨出；③电键闭合后，移动滑动变阻器的滑片。
(3)[5]
闭合电键后，将A线圈中的铁芯拔出的瞬间，即穿过B的磁通量在减小，则灵敏电流计的指针向右偏转，当闭合开关瞬间，则穿过B的磁通量在增加，依据楞次定律的内容：感应电流的磁场总阻碍穿过线圈磁通量的变化，因此灵敏电流计的指针向左偏转，
(4)[6]
从以上探究中可以得到的结论是：当闭合回路中的磁通量变化时，闭合回路中就会产生感应电流；
11．下
右
S
【详解】
[1]指针左偏说明线圈中电流方向向下，感应电流产生的磁场方向向下，原磁场方向向上，二者方向相反，说明线圈中磁通量增加，由楞次定律分析可磁铁要靠近线圈，故条形磁铁的运动方向是向下。
[2]由楞次定律分析，原磁场方向向下，线圈中磁通量增大，为阻碍磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可知线圈中电流方向向上，电流从右端流入电流表，故电流表G的指针向右偏。
[3]指针右偏说明线圈中电流方向向上，感应电流产生的磁场方向向上，因磁铁远离线圈，线圈磁通量减小，为阻碍磁通量减小，原磁场和感应电流产生的磁场方向相同，说明原磁场方向也向上，故条形磁铁下端为S极。
12．0
不能
能
【详解】
[1][2]在线圈以bc为轴转动的过程中，磁通量不变，即磁通量的改变量大小为0；线圈中不能产生感应电流；
[3][4]如果转动轴为，则在线圈转动的过程中，磁通量的改变量大小为
线圈中能产生感应电流。
(
2
)
(
1
)