24 课时精练(二十) 电磁感应现象及其应用-【金版新学案】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版2019）

课时精练(二十)　电磁感应现象及其应用 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是(　　) A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生 B．闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流 C．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流 D．只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电流产生 C　[产生感应电流的条件：(1)闭合电路；(2)磁通量Φ发生变化，两个条件缺一不可。故C正确。] 2.磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”。在如图所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0。下列判断正确的是(　　 ) A．Φ1最大 B．Φ2最大 C．Φ3最大 D．Φ1、Φ2、Φ3相等 A　[磁通量表示穿过一个闭合电路的磁感线条数的多少，从题图中可看出穿过S1的磁感线条数最多，穿过S3的磁感线条数最少，所以Φ1＞Φ2＞Φ3。] 3．(多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是(　　 ) A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动 B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时 C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时 D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时 BD　[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，故选项A错误；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，都有感应电流，故选项B正确；开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场恒定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C错误；开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故选项D正确。] 4．(多选)根据磁通量Φ＝BS可知B＝，则下列说法正确的是(　　) A．磁感应强度也叫作磁通密度 B．单位面积上穿过线圈的磁通量越多，该线圈处的磁感应强度越强 C．磁感应强度越大的地方，穿过某一线圈的磁通量越大 D．磁感应强度很大的地方，穿过某一线圈的磁通量可能很小 ABD　[工程技术上通常把磁感应强度叫作磁通密度，选项A正确；S一定，磁通量越大，B就越大，选项B正确；当B平行于S时，B很大，但穿过线圈的磁通量也为0，选项C错误，D正确。] 5．法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是(　　 ) A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转 B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转 C．线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转 D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转 C　[根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件知，选项A、B错误；只有在线圈A和电池接通或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项C正确，D错误。] 6.一条形磁铁与导线环在同一平面内，磁铁的中心恰与导线环的圆心重合，如图所示，为了在导线环中产生感应电流，磁铁应(　　) A．绕垂直于纸面且过O点的轴转动 B．向右平动 C．向左平动 D．N极向外转动，S极向里转动 D　[本题考查感应电流的产生条件，解决本题的关键是清楚条形磁铁的磁感线分布情况。图中位置穿过导线环平面的磁通量为零，要使导线环中有感应电流，只要让导线环中有磁感线穿过，就会有磁通量的变化，A、B、C的运动，导线环内磁通量始终为零，只有D正确。] 7.(多选)如图所示，四面体O­ABC处在沿Ox方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是(　　 ) A．穿过AOB面的磁通量为零 B．穿过ABC面和BOC面的磁通量相等 C．穿过AOC面的磁通量为零 D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量 ABC　[此题实际就是判断磁通量的有效面积问题。匀强磁场沿Ox方向没有磁感线穿过AOB面、AOC面，所以磁通量为零，选项A、C正确；在穿过ABC面时，磁场方向和ABC面不垂直，考虑夹角后发现，ABC面在垂直于磁感线方向上的投影就是BOC面，所以穿过二者的磁通量相等，选项B正确，D错误。] 8.如图所示，一半圆形球面，大圆面垂直匀强磁场放置，此时穿过它的磁通量为Φ1，现使它绕着过大圆平面圆心，并垂直于匀强磁场的轴转动90°后，磁通量为Φ2。下面的正确选项是(　　 ) A．Φ1＝0 B．Φ2＝0 C．Φ1＝2Φ2 D．Φ1＝Φ2 B　[转动前磁通量等于穿过大圆的磁通量不为零，转动90°后，磁感线从球面穿进，又从另外球面穿出，通过这个半球面的磁通量Φ2＝0。因此选项A、C、D均错误，B正确。] 9.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与水平方向的夹角为30°，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置)。则在此过程中磁通量的变化量的大小为(　　) A． BS B．BS C． BS D．2BS C　[取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正，则Φ1＝BS sin 30°＝ BS，线圈处于竖直位置，磁感线从线圈另一面穿过，磁通量Φ2＝－BS cos 30°＝－ BS，故磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－ BS，即变化量的大小为|ΔΦ|＝ BS。] [能力提升] 10．(多选)如图所示，金属裸导线框abcd放在水平光滑金属导轨上，在磁场中向右运动，匀强磁场垂直水平面向下，则(　　 ) A．G1表的指针发生偏转 B．G2表的指针发生偏转 C．G1表的指针不发生偏转 D．G2表的指针不发生偏转 AB　[虽然线圈abcd构成的闭合回路中没有磁通量的变化，但电流表G1和线框abcd构成的闭合回路中磁通量发生变化，有感应电流流过G1和G2，A、B正确。] 11.如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境。当探测线圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈附近有金属物体了。下图中能反映出金属探测器工作原理的是(　　 ) B　[探测器靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流。选项B是导体棒切割磁感线，选项C是通电导体在磁场中受力运动，选项A、D是电流的磁效应。综上所述，选项B正确。] 12.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？ 解析：　ad边和bc边都在磁场外时，线框中的磁通量不变，没有感应电流，线圈中没有感应电流的时间为t＝。 答案：　 13.如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B0＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm，现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm，10匝；B线圈半径为2.0 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝。问：(取π＝3.14，＝1.732) (1)在B0减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？ (2)在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？(计算结果保留两位有效数字) 解析：　(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，故穿过A、B线圈的磁感线的条数相等。 设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A、B，磁通量的改变量 ΔΦA＝ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb。 (2)题图中线圈平面与磁场方向垂直，即磁场方向与线圈平面之间夹角为θ1＝90°，当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为θ2＝60°。 对线圈C：Φ1′＝B0πr2sin θ1，Φ2′＝B0πr2sin θ2 磁通量的改变量ΔΦ＝|Φ2′－Φ1′|＝B0πr2(sin 90°－sin 60°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb＝8.4×10－6 Wb。 答案：　(1)1.256×10－4 Wb　(2)1.256×10－4 Wb　(2)8.4×10－6 Wb 14.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动端； (4)开关断开瞬间。 解析：　(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有，故电流形成的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，故线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计Ⓖ有示数。 (2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流形成的磁场不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变，故线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计Ⓖ无示数。 (3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑动端，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，故线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计Ⓖ有示数。 (4)开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流形成的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，故线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计Ⓖ有示数。 答案：　(1)有　(2)无　(3)有　(4)有 学科网（北京）股份有限公司 $$