第十三章第3节电磁感应现象及应用培优练习-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培优练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．物理学的基本原理在生产和生活中有着广泛的应用，下面列举的四种器件中，在工作时利用了电磁感应现象的是（　　）
A．回旋加速器
B．发电机
C．质谱仪
D．示波器
2．2020年9月12日我国发射的“嫦娥四号”着陆器和“玉兔二号”月球车已在月球背面工作618天，再次受光照自主唤醒，迎来第22月昼工作期，中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是（　　）
A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无
B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则判断月球表面无磁场
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，月球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零
3．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
4．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间存在着某种联系，法拉第发现了电磁感应定律，使人们对电和磁内在联系的认识更加完善。关于电磁感应，下列说法中正确的是（　　）
A．运动的磁铁能够使附近静止的线圈中产生电流
B．静止导线中的恒定电流可以使附近静止的线圈中产生电流
C．静止的磁铁不可以使附近运动的线圈中产生电流
D．运动导线上的恒定电流不可以使附近静止的线圈中产生电流
5．如图所示，两直导线中通以相同的电流I，矩形线圈位于两导线之间的实线位置Ⅰ，穿过线圈的磁通量为Φ，已知虚线位置Ⅱ与实线位置Ⅰ关于右边的直导线对称，虚线位置Ⅲ与两直导线的距离相等，虚线位置Ⅳ和虚线位置Ⅴ关于左边直导线对称，且与左边直导线的距离和实线位置Ⅰ与右边直导线的距离相等，现将线圈由实线位置移到图示各个虚线位置，则（　　）
A．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小不变
B．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ
C．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化为零
D．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小不变
6．如图所示，稳定匀强磁场中一金属圆环垂直于磁场放置，一个小电键可控制其断开或导通，以下情况中环中有感应电流的是（　　）
A．闭合瞬间
B．闭合后磁场变强
C．闭合，然后断开瞬间
D．闭合后，环在磁场内平移
7．为观察电磁感应现象，某学生将电流表．螺线管A和B。蓄电池．电键用导线连接成如图所示的实验电路.当只接通和断开电键时，电流表的指针都没有偏转，其原因是___________。
A．电键位置接错
B．电流表的正、负极接反
C．线圈B的接头3、4接反
D．蓄电池的正、负极接反
8．法拉第是十九世纪英国著名科学家，为物理学的发展做出了非常突出的贡献，关于法拉第的研究工作，以下说法中符合事实的是（　　）
A．发现了电流的磁效应，从而揭示了电和磁的关系
B．发现了电荷间的相互作用规律，并用实验测得元电荷的数值
C．发现了产生电磁感应现象的条件，并制作了发电机
D．发现了电流间相互作用的规律，并提出了判断电流产生的磁场方向的方法
9．如图所示，线圈M和线圈N绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（　　）
A．当闭合开关S的瞬间，线圈N中没有感应电流产生
B．当线圈M中有恒定电流通过时，线圈N中没有感应电流产生
C．当断开开关S的瞬间，线圈N中没有感应电流产生
D．在上面三种情况中，如果线圈N中有感应电流，则线圈N的右端相当于条形磁铁的N极
10．如图所示的情况中，线圈中能产生感应电流的是（　　）
A．
B．
C．
D．
11．若某处的地磁场为匀强磁场，一同学在该处手拿矩形线圈面向南方，如图所示，则能够使线圈中产生感应电流的操作是（
）.
A．上下移动线圈
B．南北移动线圈
C．东西移动线圈
D．将线圈转至水平
12．一同学在做“研究感应电流的产生条件”的实验时，用电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、灵敏电流计及开关组成下图电路．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，该同学发现：将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时，电流计指针向右偏转．当开关闭合时，以下说法正确的是______．
A．将滑动变阻器的滑片P向左匀速滑动过程中，电流计指针静止在中央零刻度
B．将滑动变阻器的滑片P向左减速滑动，电流计指针向右偏转
C．将线圈A向上抽出B线圈的过程中，电流计指针向左偏转
D．将线圈A内铁芯抽出过程中，电流计指针向右偏转
13．如图所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴．则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是(　　)
A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝Φc
B．，
C．Ba>Bb>Bc，Φa>Φb>Φc
D．Ba>Bb>Bc，Φa＝Φb＝Φc
14．如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合．要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有(　
　)
A．使通电螺线管中的电流发生变化
B．使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动
C．使线圈a以MN为轴转动
D．使线圈绕垂直于MN的直径转动
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．在电磁感应现象中，当穿过______回路的__________发生变化时，回路中就会产生感应电流．或者_________回路中部分导体做_________磁感线运动时，回路中就会产生感应电流．
16．如图所示，矩形线圈abcd左半边放在匀强磁场中，右半边在磁场外，当线圈以ab边为轴向纸外转过60°过程中，线圈中____产生感应电流(填会与不会)，原因是____．
17．无限长直导线与矩形线框绝缘共面对称放置，当直导线中通以如图所示方向的恒定电流I时，线框中_____感应电流；当电流逐渐增大时，线框中_______感应电流；当电流逐渐减小时，线框中______感应电流.（均选填“有”或“无”）
18．接有理想电压表的三角形导线框abc，如图所示，在匀强磁场中向右运动，则框中________感应电流，电压表________读数（示数不为零称有读数）．（填“有”或“无”）
三、解答题
19．如图所示，矩形异线框abcd位于竖直放置的通电长直导线附近，导线框和长直导线在同一竖直平面内，线框的ab和cd两边与长直导线平行。在下面的四种情况中，框内有无感应电流?为什么?
（1）导线框竖直下落；
（2）导线框沿垂直纸面方向向纸内平移；
（3）导线框以ab边为向纸外转动；
（4）导线框以长直导线为轴，整个柜面向纸外转动。
20．如图所示闭合线圈ABCD在通电长直导线正下方做下列各种运动时，会产生感应电流的是哪几种情况？
21．匀强磁场区域宽为L，一正方形线框abcd的边长为l，且l>L，线框以速度v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多少？
22．某实验装置如图所示，在铁芯上绕着两个线圈和。如果线圈中电流与时间的关系有图所示的甲、乙、丙、丁四种情况，那么在这段时间内，哪种情况可以观察到线圈中有感应电流？
参考答案
1．B
【详解】
A．回旋加速器利用磁场使带电粒子旋转，电场使粒子加速，故A错误；
B．发电机是线圈在磁场中转动，从而产生感应电动势，是利用了电磁感应现象，故B正确；
C．质谱仪是利用电场加速，磁场使粒子偏转，不是电磁感应现象，故C错误；
D．示波器利用了电场加速和电场偏转的原理，故D错误；
故选B。
2．C
【详解】
A．直接将电流表放于月球表面，电流表电路是断开的，不能产生感应电流，无法判断有无磁场，故A错误；
B．将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，若线圈运动方向与磁场方向平行时，线圈中不产生感应电流，所以电流表无示数，不能判断月球表面无磁场，故B错误；
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，线圈中磁通量发生变化，说明月球表面有磁场，故C正确；
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，若这两个运动方向均与磁场方向垂直，即使月球表面有磁场，则电流表都是也都是零，故D错误。
故选C。
3．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．
4．A
【详解】
AB．因磁通量变化产生感应电动势的现象，叫电磁感应。通过闭合电路的磁通量发生变化是产生感应电流的条件。闭合线圈面积不变，改变磁场强度，磁通量也会改变，也会发生电磁感应现象。运动的磁铁能够使附近静止的线圈中产生电流，故A正确，B错误；
CD．线圈可以相对磁体运动，静止的磁铁可以使附近运动的线圈中产生电流，故CD错误。
故选A。
5．B
【详解】
A．将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅱ时，由通电直导线产生的磁场分布可知，线圈在实线位置Ⅰ的合磁场方向向外，而在虚线位置Ⅱ的合磁场方向向里，且这两个位置对应的磁场也不相同，故磁通量大小发生变化，故A错误；
B．虚线位置Ⅲ在两导线之间且距离两直导线的距离相等，磁通量为零，将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ，故B正确；
C．题图示虚线位置Ⅳ的磁场方向垂直纸面向里，而实线位置Ⅰ的磁场方向垂直纸面向外，两个位置磁通量大小相等，所以将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化大小为2Φ，故C错误；
D．将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅴ时，由于线圈平面距离两导线的距离不相等，故磁通量也不相等，即磁通量大小发生变化，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
产生感应电流的条件是闭合电路中的磁通量发生变化。
A．S闭合瞬间，线圈中的磁通量没有发生变化，不能产生感应电流，故A错误；
B．S闭合后，磁场变强，线圈中的磁通量增大，能产生感应电流，故B正确；
C．S闭合，再断开的瞬间，线圈不闭合，而且线圈中的磁通量没有发生变化，不能产生感应电流，故C错误；
D．S闭合后，环在磁场内平移，线圈中的磁通量没有发生变化，不能产生感应电流，故D错误。
故选B。
7．A
【详解】
由电路图可知，电键接在电流表所在电路，电键连接错误，闭合与断开电键时，通过螺线管A的电流不变，穿过螺线管B的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表指针不偏转。选项A正确，BCD错误。
故选A。
8．C
【详解】
A．1820年奥斯特发现了电流的磁效应，故A错误；
B．美国科学家密立通过油滴实验测定了元电荷的数值，故B错误；
C．法拉第发现了产生电磁感应现象的条件，并制作了发电机，故C正确；
D．根据物理学史可知，安培发现了电流间相互作用的规律，并提出了判断电流产生的磁场方向的方法，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．当闭合开关的一瞬间，线圈中通电产生磁场，线圈处在激发的磁场里，且激发的磁场不断增强，故在线圈中有感应电流产生，故A错误；
B．当中电流恒定，激发的磁场不再变化，通过中的磁通量不变，故中没有感应电流产生，故B正确；
C．断开瞬间，激发的磁场减弱，中激发的磁场的磁通量减小，故中有感应电流产生，故C错误；
D．当合上开关的瞬间，通过线圈的磁场方向向右，磁通量增大，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向左，则当合上开关的瞬间，线圈的左端为极；当合上开关的瞬间，通过线圈的磁场方向向右，磁通量减小，由楞次定律可知磁场方向向右，则当断开开关的瞬间，线圈的右端为极，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A.线圈与磁场平行，磁通量为零，没变化，不会产生感应电流，选项A错误；
B.线圈没有闭合，不会产生感应电流，选项B错误；
C.
线圈与磁场平行，磁通量为零，没变化，不会产生感应电流，选项C错误；
D.导体棒切割磁感线运动，线圈形成闭合回路，有感应电流产生，选项D正确。
故选D。
11．D
【详解】
地磁场方向有南指向北，且视为匀强磁场，故线圈上下移动、南北移动、东西移动时，线圈中的磁通量都不变，不产生感应电流；只有将线圈转动时线圈中磁通量才会发生变化，产生感应电流，D正确，ABC错误；
故选D
12．C
【详解】
由题意可知当P向右加速滑动时，线圈A中的电流应越来越大，则其磁场增强，此时线圈B中产生的电流使指针向右偏转，由此可知，当B中的磁通量增大时，电流计指向右偏；
AB．不论滑动变阻器的滑片P是匀速，还是变速向左滑动，穿过线圈B的磁通量变小，则会产生感应电流，指针将会向左偏转，故AB错误；
C．将线圈A向上抽出B线圈的过程中，穿过线圈B的磁通量变小，则电流计指针向左偏转，故C正确；
D．线圈A中铁芯向上拔出时，穿过线圈B的磁通量减少，电流计指针向左偏转，故D错误．
13．C
【详解】
由题意可知，a线圈所处的磁场最强，而c线圈所处的磁场最弱，则三点的磁感应强度的大小是：，而根据磁通量可知，则有穿过三个小圆环的磁通量的大小：，故选项C正确，选项ABD错误．
14．D
【详解】
ABC．在A．B．C三种情况下，穿过线圈a的磁通量始终为零，因此不产生感应电流，ABC错误；
D．当线圈绕垂直于MN的直径转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，D正确。
故选D。
15．闭合
磁通量
闭合
切割
【详解】
[1][2][3][4]在电磁感应现象中，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。或者闭合回路中部分导体做切割磁感线运动时，回路中就会产生感应电流；
16．不会
穿过线圈的磁通量没有发生变化
【详解】
当矩形线圈绕ab边为轴转过60°，cd边始终没有进入磁场，因此穿过矩形线圈的磁通量没有发生变化．
17．无
无
无
【详解】
[1][2][3]导线产生的磁场左右两边大小相等，方向相反，故线框中的磁通量始终未0，故不会产生感应电流。
18．无
无
【详解】
[1][2]无论线圈在匀强磁场中向右匀速、加速或减速运动，穿过线框的磁通量均不变，即ΔΦ＝0，故无感应电流，再考虑到电压表的工作原理知电压表指针示数为零．
19．（1）无，见解析；（2）有，见解析；（3）有，见解析；（4）无，见解析
【详解】
（1）导线框竖直下落，穿过线框的磁通量不变，无感应电流。
（2）导线框沿垂直纸面方向向纸内平移，穿过线框的磁通量减少，有感应电流。
（3）导线框以ab边为轴向纸外转动，穿过线框的磁通量减少，有感应电流。
（4）导线框以长直导线为轴，整个框面向纸外转动，穿过线框的磁通量不变，无感应电流。
20．①③④⑤⑥
【详解】
长直导线电流的磁场的磁感线在垂直于导线的平面内是一组以导线与平面相交点为圆心的同心圆且距直导线越远磁场越弱。
①线圈向下平动时，磁感应强度减小，线圈的磁通量减小，故①线圈中有感应电流。
②线圈向右平动，磁通量不变，故②线圈中无感应电流。
③情况我们可以改画成下图甲那样，例如线圈从AB平移到位置，线圈的磁通量减小，所以③线圈中有感应电流。
④情况线圈的磁通量在不断变化，例如下图乙所示，在位置磁通量是减小的，在位置时磁通量是增大的，故④情况线圈中有感应电流。
⑤情况下当线圈绕轴转动时线圈的磁通量在不断地变化，例如当线圈绕轴从图示位置转过90°时磁通量由最大值减小为零，故⑤线圈中有感应电流。
⑥情况下当线圈绕轴转动时，线圈的磁通量在不断变化，例如下图丙所示，在AB位置时磁通量最大，当在位置时线圈的磁通量为零，故⑥线圈中有感应电流。
21．
【详解】
从bc边到达右边界直至ad边到达左边界过程，无感应电流，故没有感应电流的时间是.
22．图乙、丙和丁中都能使线圈B中产生感应电流。
【详解】
要在线圈B中产生感应电流，线圈A的电流要改变，从而使穿过B的磁通量变化；甲图中电流是恒定的，不可能激发出感应电流；图乙、丙和丁中的电流都是变化的，能使线圈B中产生感应电流。