第十三章第3节电磁感应现象及应用同步练习-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同步练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．物理学发展史中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。最先发现电磁感应现象的物理学家是（　　）
A．法拉第
B．安培
C．洛伦兹
D．库仑
2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是（　　）
A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流
B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流
C．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流
D．闭合线圈在磁场内作切割磁感线运动，线圈内一定会产生感应电流
3．如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef。已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将（　　）
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．始终为零
D．不为零，但保持不变
4．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，不移动滑动变阻器的滑片
5．如图所示，磁铁向左平动过程中，下面说法正确的是（
）
A．由于磁铁没有穿入或穿出线圈，电流表无示数
B．由于不明确磁铁是如何运动，电流表可能有、也可能无示数
C．电流表有示数
D．如果磁铁匀速靠近。则电流表无示数
6．如图所示，当开关S闭合瞬间，灵敏电流计G的指针向右偏转。开关闭合后，为使灵敏电流计G的指针仍向右偏转，可采用的办法是（　　）
A．断开开关
B．将线圈A从B中拔出
C．将一软铁棒L插入A中
D．将P向右移动
7．下列各图的线圈中能产生感应电流的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，在条形磁铁的上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行。在线框由N端上方匀速平移到S端上方的过程中（　　）
A．线框中始终没有感应电流
B．线框中始终有感应电流
C．开始线框中有感应电流，当线框运动到磁铁上方正中时，无感应电流，以后又有感应电流
D．只有当线框运动到磁铁上方正中位置时才有感应电流
9．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，经重复实验，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．直流电源的正负极接反了
D．所用套环的材料与老师的不同
10．匀强磁场区域宽为d，方向垂直纸面向里，纸面内一正方形线框的边长为l，且，边与磁场区域边界平行，线框以垂直边的速度v匀速通过磁场区域，如图所示，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．
11．如图所示，金属裸导线框放在水平光滑金属导轨上，向右运动，空间中存在的匀强磁场垂直水平面向下，导轨和导线框中分别接有灵敏电流计、，则（　　）
A．表的指针和，表的指针都发生偏转
B．表的指针发生偏转，表的指针不发生偏转
C．表的指针不发生偏转，表的指针发生偏转
D．表的指针和表的指针都不发生偏转
12．1825年，科拉顿做了这样一个实验，如图所示，他将一个条形磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里，插入磁铁后，跑到另一间房里观察灵敏电流计。科拉顿开始实验，然而无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。科拉顿失败的原因是（　　）
A．因为导线太长电阻太大
B．因为实验中根本没产生感应电流
C．因为只有在磁铁移动时才产生感应电流
D．因为产生的感应电流太小观察不到
13．如图为“探究感应电流与磁通量变化关系”的实验装置图．下列操作中不能产生感应电流的是
A．开关S闭合瞬间
B．开关S断开瞬间
C．开关S闭合后，变阻器滑片P移动
D．开关S闭合后，变阻器滑片P不移动
14．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）
A．库仑
B．霍尔
C．洛伦兹
D．法拉第
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．穿过闭合电路的______发生变化，闭合电路中就有______产生，这种现象叫______现象。
16．如图所示，一矩形线圈与长直通电导线在同一平面内，且长直导线正好位于线圈的正中间，现使导线中的电流增大，则矩形线圈中产生的感应电流为________.
17．如图所示，一闭合金属环从上而下通过通电的长直螺线管，b为螺线管的中心处，金属环通过a、b、c处时，能产生感应电流的是______处.
18．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d.一个边长为l的正方形导线框以速度v匀速通过磁场区.
（1）若，则在线框中不产生感应电流的时间等于（______）.
A．
B．
C．
D．
（2）若，则在线框中不产生感应电流的时间等于（______）.
A．
B．
C．
D．
三、解答题
19．“变化的磁场产生电场”，这是麦克斯韦电磁场理论的重要支柱之一。请你通过相关的实验事实和一定的逻辑推理，说明这个结论的正确性。
20．动圈式扬声器的结构如图所示。线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动。音频电流通进线圈，安培力使线圈左右运动。纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。这样的扬声器能不能当作话筒使用？也就是说，如果我们对着纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流？为什么？
21．图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？
(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲）；
(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙）；
(3)线框绕轴线转动（图丙）。
22．如下图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。在断开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，从而不能使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的原理。
参考答案
1．A
【详解】
A．法拉第提出用磁感线描述磁场，使得抽象的磁场变得更容易被人们理解，故A正确；
B．安培提出安培分子电流假说等，故B错误；
C．洛伦兹提出运动电荷在电场受到作用力的方向即利用左手定则确定，故C错误；
D．库仑提出库仑定律，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】
A．导体相对磁场运动，若运动方向平行于磁场、没有形成闭合回路，导体内都不会产生感应电流，A错误；
B．导体做切割磁感线运动，若没有形成闭合回路，导体内就不会产生感应电流，B错误；
C．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流，C正确；
D．闭合线圈在磁场内作切割磁感线运动，只要磁通量不变，就不会产生感应电流，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
ABCD．导线ef中的电流激发的磁场，其磁感线是环绕ef的一系列同心圆，由于ef位于直径ab的正上方，所以从直径一侧进入圆的磁感线，必将从直径另一侧的对称位置出来，即圆中的磁通量始终是为零的，故ABD错误，C正确。
故选C。
4．B
【详解】
A．题图甲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．题图乙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．题图丙中开关S保持闭合，回路中为恒定电流，小螺线管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．题图丙中开关S保持闭合，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，从而使小螺线管A产生的磁场变化，故大螺线管B中的磁通量变化，有感应电流，不移动滑动变阻器的滑片，回路中不会产生感应电流，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】
由于磁铁的磁场是非匀强磁场，离磁铁越近，磁场越强，在磁铁靠近线圈的过程中，线圈磁通量增大，所以闭合电路中有感应电流。
故选C。
6．C
【详解】
当开关S闭合瞬间，穿过B的磁通量增加，此时灵敏电流计G的指针向右偏转，则要使得灵敏电流计G的指针仍向右偏转，则时穿过线圈B的磁通量增加即可。
A．断开开关，则A中电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，选项A错误；
B．将线圈A从B中拔出，穿过线圈B的磁通量减小，选项B错误；
C．将一软铁棒L插入A中，穿过线圈B的磁通量增加，选项C正确；
D．将P向右移动，电阻增大，电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，选项D错误；
故选C。
7．D
【详解】
产生感应电流的条件为：穿过线圈的磁通量发生变化且线圈为闭合
A．由于线圈不闭合，则不会产生感应电流，故A错误；
B．线圈在匀强磁场中运动，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，故B错误；
C．通过线圈的磁通量始终为0即不变，则不会产生感应电流，故C错误；
D．穿过回路的磁通量增大，且回路为闭合电路，则回路中会产生感应电流，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
磁通量等于穿过线圈的磁感线的条数。线圈在N极的正上方时，有磁感线穿过矩形线框。线框位于磁铁的正中央，左半边线框中磁感线斜向右上方穿过，右半边线圈磁感线斜向右向下穿过，方向相反，完全抵消，磁通量为零。过了磁铁的正中央后磁通量又不为0，所以磁通量先减小后变大；通过上面分析可知穿过线框的磁通量先是向上的减少然后向下的增大，根据楞次定律可判断出线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部时磁通量等于0，但是磁通量仍然在变化，仍然有感应电流，过中部后也有感应电流。
故选B。
9．D
【详解】
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，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，B错误；
C．线圈与电源的正负极接反，闭合开关的瞬间，磁通量仍会发生变化，不是导致套环未动的原因，C错误；
D．所用的套环材料为绝缘材料，不产生感应电流，则不会受到磁场力，不会跳起，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
只有线框在进入磁场的过程中（边未出磁场）和线框在穿出磁场的过程中（仅边在磁场中运动），穿过线框的磁通量才发生变化，产生感应电流。边和边都在磁场外运动的过程中没有感应电流，则。
故选B。
11．A
【详解】
裸导线框放在光滑金属导轨上向右运动，由分析可知，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合回路中有感应电流，所以两个表的指针都发生偏转，故A正确，B、C、D错误。
故选A。
12．C
【详解】
科拉顿用条形磁铁在线圈中进行插入实验时，线圈中的磁通量发生了变化，电流表所在的回路中有感应电流产生；当他跑到另一个房间时，由于磁铁在线圈中不动，此时没有感应电流，所以他无法观察到电流。
故选C。
13．D
【详解】
A项：开关S闭合瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈产生感应电流，故A错误；
B项：开关S断开瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，故B错误；
C项：开关S闭合后，变阻器滑片P移动，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，故C错误；
D项：开关S闭合后，变阻器滑片P不移动，穿过线圈B的磁通量不发生变化，没有感应电流产生，故D正确．
故选D．
14．D
【详解】
由题意可知，圆管为金属导体，导体内部自成闭合回路，且有电阻，当周围的线圈中产生出交变磁场时，就会在导体内部感应出涡电流，电流通过电阻要发热。该过程利用原理的是电磁感应现象，其发现者为法拉第。故选D。
15．磁通量
感应电流
电磁感应
【详解】
[1][2][3]
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，这种现象叫电磁感应现象。
16．零
【详解】
[1]根据右手螺旋定则可知，在导线右侧的线框内，磁场方向为垂直纸面向里，在导线左侧的线框内，磁场方向为垂直纸面向外，无论导线中的如何变化，根据对称性可知两部分的磁通量等大，但方向相反，所以穿过线圈的总磁通量恒为零，即不产生感应电流。
17．a、c
【详解】
[1]
a、c处为非匀强磁场,故线圈经过时磁通量发生变化,能产生感应电流，b处为匀强电场故圆环在b处运动时磁通量不变，无感应电流。
18．C
C
【详解】
[1]
若,线圈全部进入磁场后不产生感应电流，故时间为，故选C；
[2]若，当磁场全部在线圈中时，不产生感应电流，故时间为，故选C。
19．根据电磁感应现象，变化的磁场中的闭合回路会产生感应电流，即有了自由电荷的定向移动，说明闭合回路周围存在电场，促使自由电荷进行定向移动，如果没有闭合回路，电场也存在，所以变化的磁场产生电场。
【详解】
根据电磁感应现象，变化的磁场中的闭合回路会产生感应电流，即有了自由电荷的定向移动，说明闭合回路周围存在电场，促使自由电荷进行定向移动，如果没有闭合回路，电场也存在，所以变化的磁场产生电场。
20．能；原因见解析
【详解】
这样的扬声器能当作话筒使用；当人对着纸盆说话时，线圈会在声波的带动下在振动，从而切割磁感线产生感应电流，从而把声音信号变为电信号。
21．(1)
不产生感应电流；(2)
不产生感应电流；(3)
产生感应电流
【详解】
(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动,线框的磁通量不变，不产生感应电流；
(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动，线框的磁通量不变，不产生感应电流；
(3)线框绕轴线转动，线框的磁通量变化，产生感应电流；
22．见解析
【详解】
线圈A与电源连接，线圈A中流过恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈B中无感应电流；断开开关S时，线圈A中电流迅速减小为零，穿过线圈B的磁通量迅速减小，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一段短时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D吸引力减小，弹簧E的作用力比磁场力大，才将衔铁D拉起，触头C离开，电路断开。