13.3电磁感应现象及应用 同步练习 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

13.3电磁感应现象及应用 一、单选题 1．磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，如图甲。当以速度刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其关系如图乙所示。如果只将刷卡速度改为，线圈中的关系图可能是( ) A. B. C. D. 2．如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环，圆环初始时静止.将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到( ) A.拨至M端或N端，圆环都向左运动 B.拨至M端或N端，圆环都向右运动 C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 3．下列关于教材中四幅插图的说法，不正确的是( ) A.图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢 B.图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属 C.图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理 D.图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 4．如图甲所示，无线充电是近年来发展起来的新技术，具有使用方便、不易老化磨损等优点，同时也存在着传输距离短、能量损耗大等不足。图乙为其工作原理图，其送电线圈与受电线圈匝数比为，若在ab端输入的交流电压，则cd端的输出电压可能为( ) A.10V B.11V C.22V D.44V 5．有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的连接装置使转子只能单方向转动。图示时刻线圈平面与磁场方向平行，若转子带动线圈逆时针转动并向外输出电流，则下列说法正确的是( ) A.线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势 B.线圈转动到如图所示位置时电流方向发生变化 C.线圈转动到如图所示位置时感应电流最大 D.线圈产生的电动势大小与海浪波动的频率无关 6．静电是一种处于静止状态的电荷。在干燥和多风的秋冬天里，日常生活中，人们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光，这就是一种静电现象。那么对于处于静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零的原因是( ) A.外电场不能进入导体内部 B.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 C.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 D.外电场不能进入导体内部的同时，感应电荷在导体内部也不产生电场 7．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是( ) A.开关闭合后，将线圈A从B中拔出不会引起电流表指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流表指针均会偏转 C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流表指针不偏转 D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流表指针才会偏转 8．对下列电器或设备的工作原理的描述，正确的是( ) A.微波炉是利用电磁感应原理使食物温度升高的 B.手机无线充电的过程利用了电磁感应原理 C.雷达是利用超声波的多普勒效应进行测距和定位的 D.红外体温计是通过接收人体发射的X射线来测体温的 二、多选题 9．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是( ) A.库仑发现了点电荷的相互作用规律，测定了元电荷的数值 B.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系 C.牛顿发现了行星运动的规律，提出了万有引力定律 D.法拉第发现了电磁感应现象 10．图1为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数匝，电阻在它的两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间按图2所示的规律变化，可在受电线圈中产生电动势的最大值为的正弦交流电，设磁场竖直向上为正。则下列说法正确的是( ) A.在时，受电线圈中产生的电流为 B.在时，c端电势低于d端 C.在一个周期内，电阻R上产生的热量约为 D.从到时间内，通过电阻R的电荷量为 11．如图所示，某手机采用磁吸式无线充电，将充电器和手机紧密结合在一起，可以降低能量损耗.充电时充电器的发射线圈接在电压有效值为220V的正弦交流电源上，手机的接收线圈的电压有效值为12 V，功率为44 W，不计充电过程中的能量损耗，下列说法正确的是( ) A.接收线圈的工作原理是电磁感应现象 B.发射线圈的工作原理是电流的热效应 C.发射线圈和接收线圈的匝数比为11:3 D.正常充电时，充电器发射线圈的输入电流为0.2 A 三、填空题 12．为了探究影响感应电流方向的因素，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接.当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏.由此可知，将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”“不动”或“右偏”），此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向：_______ （填“相同”或“相反”）. 13．用如图所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验，线圈A通过滑动变阻器和开关S连接到电源，线圈B连接到电流计，将线圈A置于线圈B内。该装置用于探究线圈_________的感应电流方向（选填“A”或“B”）；将线圈A放入线圈B后，闭合开关S瞬间发现电流计指针左偏；保持开关S处于闭合状态，向右匀速移动滑动变阻器的滑片，电流计的指针向____________偏转（选填“左”或“右”）。 14．如图所示，在通电长直导线的正下方有矩形导线框5个，a向右匀速平移，b向右加速平移，的速度方向与直导线平行；c绕水平轴转动，轴与直导线平行；d以直导线为轴旋转；e向直导线运动。能产生感应电流的线框为_________。 四、计算题 15．如图所示是某同学自制的“小小电动机”，接通电路后线圈开始转动，如果要使线圈反向转动，可采取哪些方法？ 16．当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机速度相同，两者用导电缆绳相连。这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验。 现有一绳系卫星在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20.5 km，卫星所在位置的地磁场，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6 km/s，求缆绳中的感应电动势。 参考答案 1．答案：D 解析：若将刷卡速度改为，线圈切割磁感线运动时产生的感应电动势大小将会减半，周期将会加倍，故D正确。 2．答案：B 解析：如图所示，开关S拨至M端，线圈中的电流从无到有，从A端流入，B端流出，线圈中的磁场方向从右向左且增大，穿过金属圆环的磁通量向左且增大，根据楞次定律可知，金属圆环的感应电流的磁场方向从左向右，线圈与金属圆环相互排斥，所以金属圆环向右运动；开关S拨至N端，同理可知，金属圆环也向右运动，故B正确，A、C、D错误. 3．答案：B 解析：A.由电磁驱动原理，图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢，即同向异步，A正确，不符合题意； B.图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属块中会产生涡流，金属块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，B错误，符合题意； C.图丙中，当人对着话筒讲话时线圈就做受迫振动，线圈在磁场中运动，线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理，C正确，不符合题意； D.图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确，不符合题意。 故选B。 4．答案：A 解析：根据题意可知输入端电压的有效值为 根据变压器电压与线圈匝数的关系有 解得 实际存在漏磁损耗，所以cd端的输出电压可能为10V。 故选A。 5．答案：C 解析：A.根据右手定则，图示位置的感应电流从a端流出，可知，a端为等效电源的正极，即线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势，故A错误； B.如图所示位置，穿过线圈的磁通量为0，该位置与中性面垂直，电流只有在经过中性面位置时，电流方向才发生变化，即线圈转动到如图所示位置时电流方向不发生变化，故B错误； C.结合上述，图示位置，穿过线圈的磁通量为0，感应电动势最大，感应电流最大，故C正确； D.根据正弦式交流电产生的原理可知，从图示位置计时的感应电动势为 可知，线圈产生的电动势大小与海浪波动的频率有关，故D错误。 故选C。 6．答案：C 解析：处于静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零的原因是外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零。 故选C。 7．答案：B 解析：A.开关闭合后，线圈A从B中拔出会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，电流表指针偏转，A项错误； B.线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量会发生变化，电流表指针会偏转，B项正确； CD.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P无论是匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流发生变化，穿过线圈B的磁通量变化，电流表指针都会发生偏转，CD项错误。 故选B。 8．答案：B 解析：微波炉产生的微波，使食物中的水分子振动，产生大量的热能，食物被加热，故A错误；手机无线充电技术应用了电磁感应原理，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的手机靠近该磁场，线圈中就能产生电流，通过“磁生电”来实现充电，故B正确；雷达是利用电磁波的多普勒效应进行测距和定位的，故C错误；红外体温计是通过接收人体发射的红外线来测体温的，故D错误. 9．答案：BD 解析：A.库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根测定了元电荷的数值，选项A错误； B.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，选项B正确； C.开普勒发现了行星运动的规律，牛顿提出了万有引力定律，选项C错误； D.法拉第发现了电磁感应现象，选项D正确。 故选BD。 10．答案：AD 解析：由题图2知时受电线圈中产生的电动势最大，为，线圈中产生感应电流的大小为，故A正确； 由楞次定律可以得到此时c端电势高于d端，故B错误； 通过电阻的电流的有效值为，电阻在一个周期内产生的热量，故C错误； 线圈中感应电动势的平均值，通过电阻R的电流的平均值为，通过电阻R的电荷量，由题图2知，在的时间内，，解得，故D正确。 11．答案：AD 解析：接收线圈的工作原理是电磁感应，选项A正确；发射线圈的原理是电流的磁效应，选项B错误；根据变压器的原理可知，选项C错误；因为不计能量损耗，所以发射线圈的输入功率等于接收线圈的输出功率，因此充电器发射线圈的输入电流，选项D正确. 12．答案：左偏；相同 解析：当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏，说明当穿过线圈B的磁通量增加时灵敏电流计的指针右偏，由此可知，将线圈A拔出时，穿过线圈B的磁通量减小，则灵敏电流计的指针左偏；此时线圈A与线圈B中磁通量方向相同，则电流的绕行方向相同. 13．答案：B；左 解析：线圈A电路中的开关闭合、断开的瞬间，A线圈的磁场变化，通过B线圈的磁通量变化，在B线圈中产生感应电流；闭合开关S瞬间，通过B线圈的磁通量增加，发现电流计指针左偏，保持开关S处于闭合状态，向右匀速移动滑动变阻器的滑片，电阻减小，A中电流增大，磁场变强，通过B线圈的磁通量增加，则电流计指针左偏。 14．答案： 解析：两种运动过程中，线框虽然切割磁感线，但穿过它们的磁感线条数不变，即Φ不变，故不产生感应电流；c线框转动过程中穿过线框的磁通量发生变化，有感应电流产生；d线框绕导线转动，而导线激发的磁场的磁感线为以导线为圆心的同心圆，故穿过线框的磁通量不变，无感应电流；e线框运动过程中，磁通量增大，有感应电流产生。 15．答案：可调换直流电源的正负极或调换磁铁的N、S极 解析：如果要使线圈反向转动，可调换直流电源的正负极或调换磁铁的N、S极，使矩形线圈的受力方向相反。 16．答案：7166.8 V 解析：缆绳切割磁感线产生的感应电动势。 学科网（北京）股份有限公司 $$