第十三章第3节电磁感应现象及应用强化训练-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十三章第3节电磁感应现象及应用强化训练
第I卷（选择题）
一、单选题
1．法拉第于1831年通过精心安排的实验发现了电磁感应现象。下列都是法拉第曾做过的实验，其中能观察到电流计指针偏转的是（
）
A．把两根导线扭在一起，先将一根导线两端接在电池两极，再将另一根导线接在电流计两端
B．将一空心螺线管两端与电池连接，再把一根导线引进螺线管中并与电流计相连
C．将一空心螺线管两端与电池连接，再把一根导线放在螺线管外部并与电流计相连
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流计，连接电源的线圈通电或断电的瞬间
2．下列说法中正确的是（
）.
A．一段导体在磁场中运动，导体内必有感应电流
B．一段导体在磁场中切割磁感线运动，导体内必有感应电流
C．闭合电路中一段导体在磁场中运动，导体内必有感应电流
D．闭合电路中有部分导体切割磁感线运动时，电路中也不一定有感应电流
3．一闭合线圈中没有产生感应电流，则（
）
A．该时该处的磁感应强度一定为零
B．该时该处的磁场一定没有变化
C．线圈面积一定没有变化
D．穿过线圈的磁通量一定没有变化
4．如图所示，有一弹性金属圆环套在条形磁铁正中间，环平面和磁铁垂直，下列情况中环中没有感应电流的是（
）.
A．将金属圆环沿半径方向拉大
B．将金属圆环向右平移
C．将磁铁向左抽出
D．将磁铁沿水平轴线转动
5．如图所示，一根直导线穿过圆环a的对称轴和圆环b的中心轴线，三者互相绝缘，当导线中的电流突然变小时，下列说法中正确的是（
）.
A．两环都产生感应电流
B．a环产生感应电流，b环不产生感应电流
C．两环都不产生感应电流
D．b环产生感应电流，a环不产生感应电流
6．如图所示，为某同学研究电磁感应现象时的实验电路图，他闭合或断开开关时观察不到灵敏电流计指针的偏转，若所有的仪器都正常，接触良好，则其主要原因是（
）
A．电源接法有误
B．开关接错位置
C．滑动变阻器接法错误
D．灵敏电流计要接到电源的回路中
7．老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（
）
A．磁铁插向左环，横杆发生转动
B．磁铁插向右环，横杆发生转动
C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动
D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动
8．如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法能使圆盘中产生感应电流的是（
）
A．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动
B．圆盘以某一速度竖直移动
C．圆盘在磁场中向右匀速平移
D．匀强磁场均匀增强
9．重庆市某中学的几位同学把一条大约10m长电线的两端连接在一个灵敏电流表的接线柱上，形成闭合导体回路甲、乙两位同学沿南北方向站立匀速摇动电线时，灵敏电流表的示数，两位同学沿东西方向站立匀速摇动电线时，灵敏电流表的示数，则　　
A．，
B．，
C．，
D．，
10．如图所示，在匀强磁场中的U形导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，以相同的速度v匀速向右滑动．为使ab中有感应电流产生，对开关S来说(　　)
A．断开和闭合都可以
B．应断开
C．断开和闭合都不行
D．应闭合
11．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．
12．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
13．下列叙述中，符合物理学史实的是
A．法拉第最先发现电流的磁效应
B．伽利略推翻了力是维持物体运动的原因的观点
C．楞次总结出了电磁感应定律
D．库仑最早测出了元电荷e的数值
14．从1822年至1831年的近十年时间里，英国科学家法拉第心系“磁生电”．在他的研究过程中有两个重
要环节：(1)敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想；(2)通过大量实验，将“磁生电”（产生感应电流）的情况概括为五种：变化着的电流、变化着的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体．结合你学过的相关知识，试判断下列说法正确的是
A．环节(1)提出“磁生电”思想是受到了麦克斯韦电磁场理论的启发
B．环节(1)提出“磁生电”思想是为了对已经观察到的“磁生电”现象做出合理解释
C．环节(2)中五种“磁生电”的条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”
D．环节(2)中“在磁场中运动的导体”这种情况不符合“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”这一条件
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．产生感应电流的条件是___________________________________，首先发现电磁感应现象的科学家是_______．
16．如图所示，竖直放置的长直导线中通以恒定电流，矩形金属线框跟导线在同一平面内，当线框以直导线为轴转动时，线框中______（选填“能”或“不能”）产生感应电流.
17．电磁感应现象是英国物理学家法拉第首先发现的，探究这个现象应选用如图中________（填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验，利用电磁感应现象可以制成________，实现机械能转化为电能。
18．如图所示，一水平放置的矩形线圈在条形磁铁S极附近下落，在下落过程中，线圈平面保持水平，位置1和3都靠近位置2，则线圈从位置1到位置2的过程中，线圈内______感应电流产生；线圈从位置2到位置3的过程中，线圈内_______感应电流产生.（均选填“有”或“无”）
三、解答题
19．如图，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内，闭合线圈由位置1穿过虚线框运动到位置2。线圈在运动过程中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流？为什么？
20．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2L的正方形范围内，有一个电阻为R，边长为L的正方形导线框abcd沿垂直于磁场方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示。从ab边进入磁场算起，
（1）画出穿过线框的磁通量随时间的变化图像；
（2）指出有或无感应电流的时间段。
21．如图所示为闭合电路中一部分导线在匀强磁场中垂直切割磁感线运动，已标出导线中产生的感应电流方向，试标出导线运动的速度方向．
22．如图所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计?相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下、电流计?中是否有示数？
(1)开关闭合瞬间；
(2)开关闭合稳定后；
(3)开关闭合稳定后来回移动滑动变阻器的滑片；
(4)开关断开瞬间。
参考答案
1．D
【详解】
ABC．把两根导线扭在一起，先将一根导线两端接在电池两极，再将另一根导线接在电流计两端，该过程中连接电流计的导线中没有产生感应电流，电流计指针不偏转，同理，B、C选项所述情境中也没有电流通过电流计，故ABC错误；
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流计，连接电源的线圈通电或断电的瞬间，线圈内的电流发生变化，则该线圈产生的磁场发生变化，另一个线圈内的磁场、磁通量也发生变化，根据产生感应电流的条件可知，能产生感应电流，能观察到电流计指针偏转，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．如果导体在运动中，导体没有组成闭合回路，或回路中磁通量不发生变化，则没有感应电流；故A错误。
B．如果没有闭合回路，即使导体在磁场中切割磁感线运动也不会产生感应电流；故B错误。
C．闭合电路中一段导体沿磁感线运动，则磁通量始终为零不发生变化，回路中不会产生电流；故C错误。
D．闭合电路中有部分导体切割磁感线运动时，必须使回路中的磁通量发生变化，才能满足产生感应电流的条件；故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
闭合线圈中没有产生感应电流说明线圈中磁通量未变，故D正确，ABC错误；
故选D。
4．D
【详解】
ABC.由可知，A中面积发生变化，B中磁感应强度发生变化，C中磁感应强度发生变化，故ABC中磁通量均发生变化，线圈中都会产生感应电流，故ABC正确；
D.
将磁铁沿水平轴线转动，磁场不变，磁通量未发生变化，线圈中不会产生感应电流，D错误；
故选D。
5．C
【详解】
由通电指导线磁场特点可知，a、b两圆环中的磁通量始终未0，故导线中电流变化时，两线框都不产生感应电流，C正确，ABD错误；
故选C。
6．B
【详解】
由电路图可知，开关应接到滑动变阻器所在的电路中，故B正确；
故选B。
7．B
【详解】
左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动．右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动，故B正确，ACD错误．
8．D
【详解】
A．保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，A错误；
B．圆盘以某一速度竖直移动时，穿过圆盘的磁通量不变；不产生感应电流；故B错误；
C．圆盘在磁场中向右匀速平移时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误；
D．使匀强磁场均匀增加，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流，故D正确；
故选D。
9．C
【详解】
由于地球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学朝东西方向站立，并迅速摇动电线时，导线就会做切割磁感线运动，灵敏电流表的读数最大I2≠0．沿南北方向站立匀速摇动电线时，由于北半球的磁场由向下的分量，所以穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流，所以I1≠0．故选C．
10．D
【详解】
ABC．闭合电路中产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，若打开开关时，两根等长的平行导线ab和cd切割磁感线，因为相同的速度v匀速向右滑动，则闭合电路中的磁通量不发生变化，则不会产生感应电流，故ABC错误；
D．若闭合电路，棒在切割磁感线，穿过闭合回路abMN磁通量发生变化，则会产生感应电流，故D正确。
故选D。
11．B
【解析】
从bc边到达右边界直至ad边到达左边界过程，无感应电流，所以没有感应电流的时间是：，故B正确，ACD错误．
12．A
【详解】
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BCD错误．故选A．
13．B
【详解】
A．奥斯特最先发现电流的磁效应，选项A错误；
B．伽利略推翻了力是维持物体运动的原因的观点，选项B正确；
C．法拉第总结出了电磁感应定律，选项C错误；
D．密立根最早测出了元电荷e的数值，选项D错误；
故选B．
14．C
【详解】
A．环节（1）提出“磁生电”思想是受到奥斯特发现在电生磁的现象的启发，A错误；
B．当时提出“磁生电”时还没能观察到磁生电现象，B错误；
C．在环节（2）中五种“磁生电”的条件总体可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”就能产生感应电流，C正确；
D．“在磁场中运动的导体”如果形成闭合回路，就产生感应电流，若只有一根导体棒，只能产生感应电动势，也是电磁感应现象，因此D错误。
故选C。
15．穿过闭合回路的磁通量发生变化
法拉第
【详解】
[1]产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化；
[2]首先发现电磁感应现象的科学家是法拉第。
16．不能
【详解】
[1]通电直导线产生的磁场的磁感线为以直导线为圆心的同心圆，故线圈中的磁通量为0，当它绕轴转动时，其磁通量始终为0，故线框中不能产生感应电流。
17．甲
发电机
【详解】
[1][2]甲图没有电源，则利用导体在磁场中运动产生电能，即甲图是研究电磁感应现象。图乙有电源，当闭合开关后，处于磁场中的导体会在安培力的作用下运动，图乙是研究通电导体在磁场中受到力的作用的现象的，利用此规律可以制造电动机。利用电磁感应规律可制作发电机。
18．有
有
【详解】
[1]线圈从位置1到位置2的过程中，穿过线圈的磁通量减小，则产生感应电流，根据楞次定律可知，向下穿过线圈的磁通量在增大，则感应电流的方向顺时针（从上往下看）；
[2]线圈从位置2到位置3的过程中，线圈内穿过的磁通量向上增加，则也会产生感应电流，根据楞次定律，则感应电流的方向顺时针（从上往下看）；
19．见解析
【详解】
当线圈向右移动，进入磁场的过程中，穿过线圈的磁通量增大，故产生感应电流；当完全进入时，穿过线圈的磁通量不变，则不产生感应电流；当离开磁场时，磁通量减小，产生感应电流。
20．(1)见解析；(2）见解析
【详解】
线圈穿过磁场的过程可分为三个阶段，进入磁场阶段（只有ab边在磁场中），在磁场中运动阶段（ab、cd两边都在磁场中），离开磁场阶段（只有cd边在磁图场中）。
(1)线框进入磁场阶段：t为，线框进入磁场中的面积线性增加，
最后
线框在磁场中运动阶段：t为，线框磁通量为
保持不变。
线框离开磁场阶段：t为，线框磁通量线性减少最后为零。
图像如下图所示
(2)由图像可知，在时间内穿过线框的磁通量是增加的，线框中将产生感应电流；
在时间穿过线框的磁通量不变，无感应电流；
在时间内穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应电流。
21．
【详解】
电流方向垂直纸面向外，磁场方向水平向右，由右手定则可知，导线竖直向下运动，如图
22．(1)有；
(2)没有；
(3)有；
(4)有
【详解】
(1)开关闭合瞬间，电路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过线圈Ⅱ的磁通量增大，产生感应电流。
(2)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，穿过线圈Ⅱ的磁通量不变，没有感应电流产生。
(3)通电时，来回移动变阻器滑动端时，变阻器接入电路的电阻变化，电路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过线圈Ⅱ磁通量变化，产生感应电流。
(4)将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无消失，穿过穿过线圈Ⅱ的磁通量减小，产生感应电流。