内容正文:
第18讲:电磁感应现象及应用
【考点梳理】
【知识梳理】
知识点一、划时代的发现
1.丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动,这种作用称为电流的磁效应,揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系.
2.英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“磁生电”现象,他把这种现象命名为电磁感应.产生的电流叫作感应电流.
知识点二、感应电流的产生条件
1.磁通量
(1)概念:穿过某个面的磁通量等于闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积.
(2)公式:Φ=BS.
2.产生感应电流的条件:只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流
知识点三:磁通量的计算
1.磁通量的正、负:其正、负是这样规定的:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入为正磁通量,则磁感线从反面穿入即为负磁通量.反之亦可.磁通量的变化大致可分为以下几种情况:
(1)磁感应强度B不变,有效面积S发生变化.如图(a)所示.
(2)有效面积S不变,磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.
(3)磁感应强度B和有效面积S都不变,它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.
知识点四.感应电流的深化理解
1.产生条件:(1)电路为闭合电路;(2)穿过电路的磁通量发生变化.
注意:(1)、(2)两条必须同时满足,才能产生感应电流.
2.判断感应电流有无的方法:(1)明确电路是否为闭合电路.(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化.
3.ΔΦ与Φ意义不同,大小也没有必然的联系.感应电流的产生与Φ无关,只取决于Φ的变化,与ΔΦ有关.
【题型归纳】
题型一:感应电流产生的条件
【例1】.(25-26高二上·全国)下列各图所描述的物理情境中,没有感应电流的是( )
A.开关S闭合后,滑动片P向左匀速滑动,电流计中
B.磁铁向铝环A靠近,铝环A中
C.金属框从A向B运动,金属框中
D.铜盘在磁场中按图示方向转动,电阻R中
【答案】B
【详解】A.电键S闭合后,滑片P向左运动,则接入电路中的电阻值增大,电路中的电流将减小,穿过线圈的磁通量减小,线圈能产生感应电流,故A不符合题意;
B.磁铁向不闭合的铝环A靠近,穿过铝环的磁通量在增大,但不能产生感应电流,故B符合题意;
C.金属框从A向B运动,穿过金属框的磁通量时刻在变化,线圈产生感应电流,故C不符合题意;
D.铜盘在磁场中按图示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,产生感应电流,故D不符合题意。
故选B。
【变式1】.(25-26高二上·广西钦州·期中)以下几种物理情境,其中线圈或回路中能产生感应电流的是( )
A.甲图中圆环在匀强磁场中向左加速平移
B.乙图中圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移
C.丙图中轴与磁场平行,线圈绕轴转动过程中
D.丁图中为线圈圆心,导线垂直于线圈平面,增大导线中的电流
【答案】B
【详解】穿过线圈或回路中的磁通量发生变化,线圈或回路中会产生感应电流,甲图中圆环在匀强磁场中向左加速平移,穿过圆环的磁通量不变,所以不会产生感应电流;通有恒定电流的长直导线会在周围空间产生磁场,且离导线越近,磁感应强度越强,乙图中圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移,所以穿过圆环的磁通量不断减小,圆环中会产生感应电流;丙图中线圈绕轴转动过程中,穿过线圈的磁通量不变,所以不会产生感应电流;丁图中增大导线中的电流,穿过线圈的磁通量不变,所以不会产生感应电流。
故选B。
【变式2】.(25-26高二上·浙江杭州·期中)以下几种物理情境,线圈或回路中能产生感应电流的是( )
A.甲图中导线平行放置在水平面上的圆形线圈的某条直径上方,增大导线中的电流
B.乙图中两根金属杆置于平行金属导轨上,以相同的速率反向运动
C.丙图中矩形导电线圈垂直于匀强磁场匀速向右平移过程中
D.丁图中轴与磁场平行,线圈绕轴转动过程中
【答案】B
【详解】A.通过线圈的磁通量始终为零,磁通量没有变化,不能产生感应电流,A错误;
B.两根金属杆置于平行金属导轨上,以相同的速率反向运动,闭合回路的面积增加,磁通量增大,回路中有感应电流,B正确;
C.矩形导电线圈垂直于匀强磁场匀速向右平移过程中,线圈的磁通量始终为,磁通量没有变化,不能产生感应电流,C错误;
D.线圈绕轴转动过程中,线圈的磁通量始终为零,磁通量没有变化,不能产生感应电流,D错误。
故选 B。
题型二:线圈进出磁场产生的感应电流
【例2】.(23-24高二上·江苏盐城·期末)虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场。闭合线圈由位置1经过位置2、3,穿过虚线框运动到位置4。下列过程线圈中能产生感应电流的是( )
A.仅由位置1到位置2 B.仅由位置2到位置3
C.仅由位置3到位置4 D.由位置1到位置2及由位置3到位置4
【答案】D
【详解】闭合线圈中要产生感应电流,则穿过闭合线圈得磁通量要发生改变,分析可知,当线圈由位置1到位置2的过程中,穿过线圈的磁通量增加,从位置2到位置3的过程中,穿过线圈的磁通量不变,从位置3到位置4的过程中,穿过线圈的磁通量减小,因此线圈中能产生感应电流的过程是由位置1到位置2及由位置3到位置4。
故选D。
【变式1】.(23-24高二上·福建厦门·期中)如图所示,O1O2是矩形导线框abcd的对称轴,其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下情况中,abcd中没有感应电流产生的是( )
A.将abcd以O1O2为轴转动90° B.将abcd向右平移
C.将abcd以ab为轴转动60° D.将abcd以cd为轴转动60°
【答案】C
【详解】A.将abcd以O1O2为轴转动90°,磁通量由最大值变为零,产生感应电流,A错误;
B.将abcd向右平移,磁通量逐渐减小,产生感应电流,B错误;
C.将abcd以ab为轴转动60°,由几何关系可知,线框磁通量不变,没有产生感应电流,C正确;
D.将abcd以cd为轴转动60°,磁通量由最大值变为零,产生感应电流,D错误。
故选C。
【变式2】.(23-24高二上·江西·阶段练习)如图所示,矩形线框abcd位于纸面内,面积为S,匝数为N,过ab中点和cd中点的连线恰好位于垂直纸面向外的匀强磁场的右边界上,已知匀强磁场的磁感应强度为B。若线框从图示位置以为轴按如图所示的方向匀速转动,下列说法正确的是( )
A.在线框转动过程中始终有感应电流产生
B.图示位置时穿过线框的磁通量为
C.使线框从图示位置转动60°时穿过线框的磁通量为
D.使线框从图示位置转动180°,则线框的磁通量变化大小为
【答案】A
【详解】A.线框转动时,磁通量一直在变,所以一直有感应电流,A正确;
B.穿过线框的磁通量
与线框的匝数无关,B错误;
C.线框从图示位置转动60°时,穿过线框的磁通量为,C错误;
D.当线框转动180°的过程中,磁通量的变化量
D错误。
故选A。
题型三:磁铁靠近和原理线圈产生的感应电流
【例3】.(24-25高二上·北京通州·期末)用如图所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。把条形磁体的N极或S插入,拔出螺线管,观察实验现象。下列说法正确的是( )
A.实验过中需要记录电流表读数
B.线圈中感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极无关
C.图甲和图乙表明当磁体插入线圈的过程中仅从磁体磁场的方向即可判断线圈中感应电流的方向
D.图甲和图丁表明仅从磁体运动方向即可判断线圈中感应电流的方向
【答案】C
【详解】A.实验过中需要记录电流表指针偏转的方向,不需要记录电流表的读数,故A错误;
B.根据图甲与图乙可知,线圈中感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关,故B错误;
C.磁体插入线圈的过程中,穿过线圈的磁通量增大,若知道穿过线圈的磁场方向,根据楞次定律就能够确定感应电流的方向,即图甲和图乙表明当磁体插入线圈的过程中仅从磁体磁场的方向即可判断线圈中感应电流的方向,故C正确;
D.图甲和图丁中磁体运动方向相反,但是电流计指针偏转方向相同,则图甲和图丁表明仅从磁体运动方向即不能够判断线圈中感应电流的方向,故D错误。
故选C。
【变式1】.(21-22高二上·广西桂林·期中)探究产生感应电流条件的实验装置如图所示,保持线圈不动,在下列情况下,无法产生感应电流的是( )
A.将S极插入线圈 B.将S极从线圈中抽出
C.将N极插入线圈 D.将N极放在线圈中不动
【答案】D
【详解】ABC.只要磁铁与线圈相对运动(与磁铁的极性无关),线圈中的磁通量发生变化,均可以产生感应电流,故ABC错误;
D.将N极放在线圈中不动时,线圈中磁通量不发生变化,故不会产生感应电流,故D正确。
故选D。
【变式2】.(20-21高二上·江苏南通·期中)1825年,瑞士科学家科拉顿试图用磁铁在线圈中获得电流,他用一个线圈与一检流计连成一闭合回路,为了使磁铁不致于影响检流计中的小磁针,用很长的导线连接线圈与放在隔壁房间里的电流计,科拉顿在一边用磁铁棒在线圈中插入与拔出,然后跑到隔壁房间里去观察检流计,遗憾地错过了电磁感应现象的发现。关于科拉顿实验的说法正确的是( )
A.实验过程没有感应电流的产生
B.观察到电流计指针没有偏转是因为墙壁把磁场隔离了
C.观察到电流计指针没有偏转是因为线圈电阻太大
D.将磁铁插入线圈后跑去隔离房间观察电流计,错过了感应电流产生的时机
【答案】D
【详解】将磁铁插入线圈过程中,通过线圈的磁通量发生变化,线圈中有感应电流产生,但磁铁插入后静止不动时,线圈磁通量不再变化,此时线圈中没有感应电流,故当科拉顿跑去隔离房间时,已错过了感应电流产生的时机。
故选D。
题型四:切割磁场或者闭开开关产生的感应电流
【例4】.(2024高二上·江苏徐州·学业考试)下列操作中能使灵敏电流计的指针发生偏转的是( )
A.导体棒保持静止 B.导体棒竖直向下运动
C.导体棒向左运动 D.导体棒竖直向上运动
【答案】C
【详解】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流。导体棒静止和在竖直方向运动时均不切割磁感线,电路中不会产生感应电流;导体棒左右运动时会切割磁感线,电路中会产生感应电流,电路中灵敏电流计的指针会发生偏转;
故选C。
【变式1】.(25-26高三上·湖北宜昌·阶段练习)如图所示,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上,电流表与线圈P串联。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S瞬间,电流表中感应电流的方向从a到b
B.开关S始终闭合,电流表中感应电流的方向从b到a
C.断开开关S瞬间,电流表中没有感应电流
D.断开开关S瞬间,电流表中感应电流的方向从a到b
【答案】A
【详解】A.闭合开关,线圈P中磁场磁感应强度方向向右,磁通量增加,据楞次定律可知电流表中感应电流方向从a到b,故A正确;
B.开关始终闭合,线圈P中磁通量不变,感应电流为0,故B错误;
CD.断开开关,磁通量减小,电流表中感应电流方向由b到a,故CD错误。
故选A。
【变式2】.(24-25高二上·浙江杭州·期中)某同学利用如图所示器材探究“磁生电”,在正确操作的情况下,得到符合实验事实的选项是( )
A.将绕线的铁环换成木环后,闭合或断开开关瞬间,电流计指针有偏转
B.闭合开关稳定后,电流计指针有偏转
C.闭合开关瞬间,电流计指针无偏转
D.通电状态下,拆开与电池相连线圈的瞬间,电流计指针无偏转
【答案】A
【详解】A.将绕线的铁环换成木环后,闭合或断开开关瞬间,与电源相连线圈中电流发生变化,穿过与电流计相连线圈的磁通量发生变化,产生感应电流,电流计指针偏转,故A正确;
B.闭合开关稳定后,与电源相连线圈中电流不变,穿过与电流计相连线圈的磁通量不变,不产生感应电流,电流计指针不偏转,故B错误;
C.闭合开关瞬间,与电源相连线圈中电流从无到有,穿过与电流计相连线圈的磁通量增加,产生感应电流,电流计指针有偏转,故C错误;
D.通电状态下,拆开与电池相连线圈的瞬间,与电源相连线圈中电流从有到无,穿过与电流计相连线圈的磁通量减小,产生感应电流,电流计指针偏转,故D错误。
故选A。
题型五:电磁感应及其应用综合
【例5】.(25-26高二上·山东菏泽·期中)如图所示,边长为L的正方形线圈ABCD放置于磁感应强度为B的水平向右的匀强磁场中,此时线圈平面与磁场平行,且磁场与AB平行,下列说法正确的是( )
A.线圈以AB为轴转动,能产生感应电流
B.线圈以AC为轴转动,不能产生感应电流
C.线圈以AC为轴转动90°的过程中,磁通量的变化量为
D.线圈以AB为轴转动90°的过程中,磁通量的变化量为
【答案】C
【详解】A.线圈以AB为轴转动,通过线圈的磁通量始终为零,磁通量没有变化,所以没有感应电流,A错误;
B.线圈以AC为轴转动,通过线圈的磁通量改变,线圈中产生了感应电动势,所以有感应电流,B错误;
C.线圈以AC为轴转动90°的过程中,图中的位置上,磁通量,转过90°时的磁通量 ,磁通量的变化量 ,C正确;
D.线圈以AB为轴转动90°的过程中,通过线圈的磁通量始终为零,磁通量的变化量也是零,D错误。
故选C 。
【变式1】.(25-26高二上·山东滨州·月考)如图所示,矩形线圈位于通电长直导线附近,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行。下列说法正确的是( )
A.线圈内磁感应强度方向垂直于纸面向外
B.仅增加线圈匝数,通过线圈的磁通量增大
C.保持线圈边平行于直导线在平面内向上移动时,线圈内将产生感应电流
D.保持线圈边平行于直导线在平面内远离导线移动时,线圈内将产生感应电流
【答案】D
【详解】A.根据右手螺旋定则可知,线圈内磁感应强度方向垂直于纸面向里,故A错误;
B.仅增加线圈匝数,通过线圈的磁通量保持不变,故B错误;
C.保持线圈边平行于直导线在平面内向上移动时,通过线圈的磁通量保持不变,则线圈内不产生感应电流,故C错误;
D.保持线圈边平行于直导线在平面内远离导线移动时,通过线圈的磁通量减小,线圈内将产生感应电流,故D正确。
故选D。
【变式2】.(25-26高二上·黑龙江·月考)如图所示,矩形闭合线圈竖直放置,是它的对称轴,通电直导线与平行,且、所在平面与线圈平面垂直,如要在线圈中产生感应电流,可行的做法是( )
A.中电流反向 B.中电流先增大后减小
C.正对且靠近线圈 D.线圈绕轴逆时针转动90°(俯视)
【答案】D
【详解】A.为线框的对称轴,由对称性可知,中电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零,中电流反向,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故A错误;
B.中电流先增大后减小,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故B错误;
C.正对且靠近线圈,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故C错误;
D.线圈绕轴逆时针转动90°(俯视),穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中会产生感应电流,故D正确。
故选D。
题型六:电磁感应的探究实验
【例6】.(24-25高二下·广西河池·月考)为探究感应电流产生的条件,几位同学做了如下的实验。
(1)小李同学选用图甲中的器材模仿法拉第的实验进行探究
①请在实物图中,用笔画线代替导线将电路补充完整 。
②闭合开关进行实验前,滑动变阻器滑片P应该滑置在最 (填“左”或“右”)端。
③正确连接电路后,下列说法正确的是 (多选,填正确答案前的标号)。
A.开关闭合,拔出线圈B中的线圈A的过程中,电表的指针发生偏转
B.开关闭合,线圈A中电流稳定后,电表的指针稳定偏转
C.开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片,电表的指针偏转,线圈A中出现感应电流
D.开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片,电表的指针偏转,线圈B中出现感应电流
E.断开开关的瞬间,电表的指针有明显偏转
(2)南宁市某学校的同学在操场上将一根长为20m的铜芯导线两端与电流传感器的两个接线柱连接,构成闭合回路,两同学沿南北方向面对面站立摇动这条导线, (填“能”或“不能”)观察到“摇绳发电”的现象。
【答案】(1) 右 ADE
(2)不能
【详解】(1)①[1]将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱;再将电表与线圈B串联成另一个回路,电路图如图所示
②[2]为保护电路中的仪器,故闭合开关进行实验前,滑动变阻器滑片P应该滑置在最右端,其有效阻值最大,当闭合开关后,回路中的电流最小。
③[3]A.开关闭合,拔出线圈B中的线圈A的过程中,通过线圈B中的磁通量减少,故电表的指针发生偏转,故A正确;
B.开关闭合,线圈A中电流稳定后,通过线圈B的磁通量不变,故电表的指针不偏转,故B错误;
CD.开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片,流过线圈A的电流发生变化,则线圈A产生的磁场发生变化,故通过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中出现感应电流,电表的指针偏转,故C错误,D正确;
E.断开开关的瞬间,通过B线圈的磁通量迅速减小,电表的指针有明显偏转,故E正确.
故选ADE。
(2)因地磁场沿南北方向,所以当两同学沿南北方向面对面站立在赤道附近磁场水平分量主导的区域摇动这条导线,不能观察到“摇绳发电”的现象。
【变式1】.(24-25高二下·广东深圳·期中)甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
(1)如图(a),甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转,下列操作中同样能使指针向右偏转的有______。
A.闭合开关
B.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C.开关闭合时将A 线圈从 B线圈中拔出
(2)图b中,当磁铁向下插入线圈,电流从 (“左”或“右”) 端流入灵敏电流表
(3)为确切判断B线圈中的感应电流方向,通过观察灵敏电流计 方向和 方向的关系;
(4)丙同学设计了如图(c)所示的装置来判断感应电流的方向。他先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认,某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转,说明此时黑表笔的是二极管的 (选填“正极”或“负极”)。 实验操作时将磁铁插入线圈时,只有灯 (选填“C”或“D”)短暂亮起。
(5)兴趣小组利用图图(c)装置分析磁体穿过整个线圈的过程中感应电流大小的变化,传感器显示的电流i随时间t变化的图像应该是___________。
A.B. C. D.
【答案】(1)C (2)左 (3) 灵敏电流计指针偏转方向 电流流入方向
(4) 负极 C (5)B
【详解】(1)断开开关时,线圈A中电流迅速减小,则线圈B中磁通量减小,出现感应电流,使灵敏电流计指针向右偏转;为了同样使指针向右偏转,应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量;
A.闭合开关, A线圈中的电流突然增大,则线圈B中的磁通量增大,故A错误;
B.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动,A线圈中的电流增大,则线圈B中的磁通量增大,故B错误;
C.开关闭合时将A线圈从线圈B中拔出,则B线圈中的磁通量减小,故C正确。
故选C。
(2)图b中,当磁铁向下插入线圈,线圈B中的磁通量向下增大,根据楞次定律可知,电流从左端流入灵敏电流计;
(3)[1] [2]判断感应电流具体流向,应先查明灵敏电流计指针偏转方向与电流流入方向的关系;
(4)[1]欧姆挡指针没有偏转时,说明二极管加的反向电压,即二极管的负极与电源正极相连,根据多用电表红进黑出的操作原则,此时黑表笔接触的是二极管的负极;
[2] 当磁铁插入线圈时,线圈中出现如图所示方向的电流,则灯C短暂亮起。
(5)根据题意,由楞次定律可知,进入时电流方向与离开时电流方向相反,且离开线圈时速度比进入时速度大,即切割磁感线产生的感应电流要大。故选B。
【变式2】.(24-25高二下·四川绵阳·期中)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
(1)已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、灵敏电流计及开关按如图所示部分连接,要把电路连接完整,则N连接到 (选填“a”“b”“c”或“M”),M连接到 (选填“a”“b”“c”或“N”)。
(2)a.正确连接电路后,开始实验探究,某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时,灵敏电流计指针向右偏转,由此可以判断 。
A.线圈A向上移动,能引起灵敏电流计指针向右偏转
B.当断开开关时,能引起灵敏电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑片P减速向左滑动,电流计指针向右偏转
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向
b.开关闭合后,将线圈A向下移动,电流表指针发生偏转。若想让电流表指针偏转角度变大,可以采取的操作有 。
A.增加电池节数
B.移动线圈A前,将滑片P向右移动
C.增大线圈A的移动速度
D.去掉线圈A中的铁芯
(3)某同学第一次将滑动变阻器的滑片P慢慢向右移动,第二次将滑动变阻器的滑片P快速向右移动,发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大,原因是线圈中的 (选填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量变化率”)第二次比第一次的大。
(4)图中,在未断开开关,也未把A、B两线圈和铁芯分开放置的情况下,直接拆除某线圈处导线,可能由于自感现象突然被电击一下,则被电击可能是在拆除 (选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的。
【答案】(1) a c
(2) AB AC
(3)磁通量变化率
(4)A
【详解】(1)[1][2]要把电路连接完整,则N连接到a,M连接到c。
(2)[1]某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时,灵敏电流计指针向右偏转,由此可以判断线圈A的电流减小时,即穿过线圈B的磁通量减小时电流计指针向右偏转;
A.线圈A向上移动,则穿过线圈B的磁通量减小,则也能引起灵敏电流计指针向右偏转,选项A正确;
B.当断开开关时,穿过线圈B的磁通量减小,则也能引起灵敏电流计指针向右偏转,选项B正确;
C.滑动变阻器的滑片P减速向左滑动,电阻减小,则线圈A的电流增加,穿过线圈B的磁通量增加,电流计指针向左偏转,选项C错误;
D.综合上述分析可知,选项D错误。
故选AB。
[2]A.增加电池节数,则会使线圈A中的电流变大,磁场更强,则当线圈A向下移动时,穿过B的磁通量变化率更大,感应电流更大,电流表指针偏转角度变大,选项A正确;
B.移动线圈A前,将滑片P向右移动,则电阻变大,则会使线圈A中的电流变小,磁场变弱,则当线圈A向下移动时,穿过B的磁通量变化率变小,感应电流变小,电流表指针偏转角度变小,选项B错误;
C.增大线圈A的移动速度,会使穿过B的磁通量变化率更大,感应电流更大,电流表指针偏转角度变大,选项C正确;
D.去掉线圈A中的铁芯,会使磁场减弱,则当线圈A向下移动时,穿过B的磁通量变化率变小,感应电流变小,电流表指针偏转角度变小,选项D错误。
故选AC。
(3)电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大,原因是第二次产生的感应电流较大,则第二次线圈中的磁通量变化率第二次比第一次的大。
(4)直接拆除A线圈处导线,则可能由于线圈A中电流突然减小到零,在线圈A两端产生自感电动势,会突然被电击一下,则被电击可能是在拆除A线圈所在电路时发生的。
【高分达标】
一、单选题
1.(25-26高二上·全国·随堂练习)下列属于电磁感应现象的是( )
A.通电导体周围产生磁场
B.磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动
C.由于导体自身电流发生变化,在回路中产生感应电流
D.电荷在磁场中定向移动形成电流
【答案】C
【详解】A.通电导体周围产生磁场是电流的磁效应(电生磁),故A错误;
B.磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动描述的是感应电流在磁场中受力的力学效应,并非电磁感应现象,故B错误;
C.由于导体自身电流发生变化,引起磁场变化,导致回路中磁通量变化,从而产生感应电流,属于自感现象,是电磁感应的一种特例,故C正确;
D.电荷在磁场中定向移动形成电流涉及磁场对运动电荷的作用力(如洛伦兹力),不涉及磁通量变化产生感应电流,故D错误。
故选C。
2.(2025高二上·辽宁·学业考试)电磁感应现象的发现,开辟了人类社会的电气化时代。如图所示,矩形线圈ABCD位于长直导线附近,导线中通过的电流为I,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行。下列情形中线圈不能产生感应电流的是( )
A.长直导线中的电流I逐渐增大
B.在这个平面内线圈远离导线移动
C.在这个平面内线圈靠近导线移动
D.在这个平面内线圈沿AB方向移动
【答案】D
【详解】A.长直导线中的电流I逐渐增大时,穿过线圈的磁通量增加,线圈中会产生感应电流,A不符合题意;
B.在这个平面内线圈远离导线移动时,穿过线圈的磁通量减小,线圈中会产生感应电流,B不符合题意;
C.在这个平面内线圈靠近导线移动时,穿过线圈的磁通量增加,线圈中会产生感应电流,C不符合题意;
D.在这个平面内线圈沿AB方向移动时,穿过线圈的磁通量不变,线圈中不会产生感应电流,D符合题意。
故选D。
3.(25-26高二上·上海普陀·期中)如图所示,磁场的方向水平向右,能使磁场中的矩形线圈产生感应电流的是( )
A.磁场方向突然反向 B.磁感应强度B增大
C.线圈绕ab轴转动 D.线圈绕cd轴转动
【答案】C
【详解】ABD.要能使磁场中的矩形线圈产生感应电流则穿过线圈的磁通量要发生变化,磁场方向突然反向、磁感应强度B不断增大、线圈绕cd轴转动,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,不会产生感应电流,故ABD错误;
C.线圈绕ab轴转动,穿过线圈的磁通量发生变化,能产生感应电流,故C正确。
故选C。
4.(25-26高二上·上海普陀·期中)下列说法正确的是( )
A.导体相对磁场运动时,导体中一定产生感应电流
B.导体做切割磁感线运动时,导体中一定会产生感应电流
C.只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,回路中就会有感应电流产生
D.闭合金属框只要在磁场中运动,金属框内就会有感应电流产生
【答案】C
【详解】A.导体相对磁场运动时,若导体未构成闭合回路,或运动方向未导致磁通量变化(如平行磁场方向运动),则不会产生感应电流,故A错误;
B.导体做切割磁感线运动时,若导体是孤立的一段(未形成闭合回路),即使切割磁感线也不会产生感应电流,故B错误;
C.根据法拉第电磁感应定律,闭合回路中磁通量变化是产生感应电流的充分必要条件,故C正确;
D.闭合金属框在磁场中运动时,若磁通量未变化(如在匀强磁场中匀速平动),则不会产生感应电流,故D错误。
故选C。
5.(25-26高二上·江苏无锡·阶段练习)某同学用如图甲所示的装置探究感应电流产生的条件,所用学生电源有“稳压”和“直流”两组接线柱,输出电压随时间的变化关系如图乙所示。该同学发现:保持原、副线圈静止,断开或闭合开关的瞬间,检流计均有示数。闭合开关后,移动滑动变阻器滑片,检流计也有示数;停止移动滑片,检流计仍然有示数。据此可知该同学选用的接线柱是( )
A.“稳压” B.“直流” C.“稳压”和“直流”都可以 D.无法判断
【答案】B
【详解】由于闭合开关S,停止移动滑动变阻器滑片之后,检流计仍然有示数,表明滑动变阻器接入电阻一定时,线圈A中电流产生的磁场在发生变化,即A中电流在发生变化,表明电源电压在变化,因此该同学连接的是直流接线柱。
故选B。
6.(25-26高二上·河南洛阳·期中)如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,一矩形线框abcd与通电导线共面放置,且ad边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是( )
A.导线中电流均匀增大 B.线框向下做匀速运动
C.线框向上做加速运动 D.线框以直导线为轴转动
【答案】A
【详解】A.根据产生感应电流的条件可知,导线中电流均匀增大,矩形线框abcd中磁通量变化,能产生感应电流,A正确。
BCD.线框向下做匀速运动或者向上加速运动,或者线框以直导线为轴转动,则穿过线圈的磁通量都不变化,则都没有感应电流产生,BCD错误。
故选A。
7.(25-26高二上·江苏无锡·月考)某小组用如图所示装置验证著名的“罗兰实验”:让橡胶圆盘带上大量的负电荷,在圆盘附近点处悬挂一枚可以任意转动的小磁针,当圆盘绕中心轴按图示方向在水平面内高速旋转时,小磁针会发生偏转。分别为圆盘正上方和正右方的两点,下列说法错误的是( )
A.小磁针发生偏转,说明了运动电荷能产生磁场
B.小磁针发生偏转,说明了圆盘产生了感应电流
C.若将小磁针悬挂在点,则极的指向竖直向上
D.若将小磁针悬挂在点,则极的指向竖直向下
【答案】B
【详解】AB.由题意可知,磁针受到磁场力的作用,原因是由于电荷的定向移动,从而形成电流,而电流周围会产生磁场,不能说明圆盘产生了感应电流,故A正确,不符合题意,B错误,符合题意;
CD.圆盘带负电,根据右手定则可知,圆盘中心轴处的磁场方向向上,类似于条形磁铁发出的磁场,若将小磁针悬挂在点,则极的指向竖直向上,若将小磁针悬挂在点,则极的指向竖直向下,故CD正确,不符合题意;
本题选择错误的,故选B。
8.(25-26高二上·江苏盐城·月考)唐老师突发奇想,将实验室中相同灵敏电流计和的对应接线柱相连接。将表的指针从中间用力向左拨动,发生偏转,此时静止的表指针偏转。对这一现象的分析正确的是( )
A.表是“发电机”,表是“电动机”
B.表是“电动机”,表是“发电机”
C.将表的指针从中间向右拨动,表指针不会偏转
D.表和表指针的偏转均是因为发生了电磁感应
【答案】A
【详解】电流表主要部件是永久磁铁和带有线圈的指针,将表的指针从中间用力向左拨动,发生偏转,相当于表中线圈切割磁感线产生感应电流,即表发生了电磁感应,产生的感应电流通过闭合回路流向,中的通电线圈在磁场中受到安培力的作用发生转动,使得表指针偏转。故表是“发电机”, 表是“电动机”, 同理,将表的指针从中间向右拨动,表指针也会偏转。
故选A。
9.(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·月考)关于下图中的四个物理情境,说法正确的是( )
A.如图甲所示,由小磁针指向可知,通电直导线中的电流方向是向上的
B.如图乙所示,如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F,则该处磁感应强度一定为
C.如图丙所示,闭合线圈在匀强磁场中向右加速运动,由于在做加速切割磁感线运动,所以线圈中会产生感应电流
D.如图丁所示,线圈从1位置平移到2位置时,穿过此线圈平面的磁通量减小
【答案】D
【详解】A.如图甲所示,小磁针静止时N极指向为磁场的方向,根据安培定则,通电导线中的电流方向是向下的,A错误;
B.若导线与磁场垂直,则,图中未指出导线与磁场的关系,则该处磁感应强度不一定为,B错误;
C.线圈运动过程中,磁通量不变,不会产生感应电流,C错误;
D.如图丁所示,线圈从1位置平移到2位置时,磁场减弱,穿过此线圈平面的磁通量减小,D正确。
故选D。
10.(25-26高三上·北京朝阳·开学考试)下列图示情况,金属圆环中不能产生感应电流的是( )
A.图(a)中,圆环在匀强磁场中向左加速平移
B.图(b)中,圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动
C.图(c)中,圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移
D.图(d)中,圆环向条形磁铁N极平移
【答案】A
【详解】A.图(a)中,圆环在匀强磁场中向左加速平移,穿过圆环的磁通量不发生变化,金属圆环中不能产生感应电流,故A正确;
B.图(b)中,圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动,穿过圆环的磁通量会发生变化,金属圆环中能产生感应电流,故B错误;
C.图(c)中,圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移,离通有恒定电流的长直导线越远,导线产生的磁感应强度越弱,所以穿过圆环的磁通量会发生变化,金属圆环中能产生感应电流,故C错误;
D.图(d)中,圆环向条形磁铁N极平移,根据条形磁铁周围的磁场分布特征可知,穿过圆环的磁通量会发生变化,金属圆环中能产生感应电流,故D错误。
故选A。
二、多选题
11.(25-26高二上·全国·课后作业)下面属于电磁感应现象的是( )
A.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在电路中产生电流的现象
B.通电导体周围产生磁场
C.变化的磁场使闭合电路中产生电流
D.电荷在电场中定向移动形成电流
【答案】AC
【详解】A.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在电路中产生电流的现象是电磁感应现象,故A正确;
B.电流能产生磁场,是电流的磁效应现象,不是电磁感应现象,故B错误;
C.变化的磁场使闭合电路中产生电流,是电磁感应现象,故C正确;
D.电荷在磁场中定向移动形成电流,不是电磁感应产生的电流,不是电磁感应现象,故D错误。
故选AC。
12.(25-26高一上·吉林四平·期中)在法拉第电磁感应实验中,连接电路如图所示,下列操作中能让线圈产生感应电流、电流表指针偏转的是( )
A.一直保持开关S的闭合状态,待电路稳定时 B.开关S断开瞬间
C.滑动变阻器迅速滑动时 D.线圈A插入线圈B中不动时
【答案】BC
【详解】A.开关S闭合,待电路稳定时,线圈B磁通量不变,无感应电流,故A错误;
B.当开关S断开瞬间,线圈B的磁通量减小,产生了感应电流,故B正确;
C.滑动变阻器迅速滑动时,电路中的电流变化,线圈B的磁通量变化,产生了感应电流,故C正确;
D.线圈A插入线圈B中不动时,线圈B中磁通量不变,无感应电流,故D错误。
故选BC。
13.(25-26高二上·河南洛阳·月考)如图所示,闭合金属圆环放置于足够大的匀强磁场中,下列方法中能使圆环中产生感应电流的是( )
A.向上平移圆环 B.增大磁场的磁感应强度
C.向右平移圆环 D.圆环绕其对称轴(虚线)转动
【答案】BD
【详解】A.向上平移圆环,穿过圆环的磁通量不变,不会产生感应电流,故A错误;
B.增大磁场的磁感应强度,穿过圆环的磁通量发生变化,会产生感应电流,故B正确;
C.向右平移圆环,穿过圆环的磁通量不变,不会产生感应电流,故C错误;
D.圆环绕其对称轴(虚线)转动,穿过圆环的磁通量发生变化,会产生感应电流,故D正确。
故选BD。
14.(25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔·期中)如图所示,A中条形磁铁插入或拔出线圈时;B中闭合线圈竖直向下平动时;C中线圈在匀强磁场中,保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时;D中垂直于条形磁铁的正方形线圈以速度远离磁铁的过程中。其中能产生感应电流的是( )
A.B.C. D.
【答案】AD
【详解】能产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生改变。
A.条形磁铁插入或拔出线圈时,闭合回路中的磁通量发生改变,会产生感应电流,故A正确;
B.当线圈向下平动时,穿过线圈的磁通量仍不变,则线圈中不会出现感应电流,故B错误;
C.线圈处于匀强磁场中,左右运动,穿过线圈的磁通量没变,所以没有产生感应电流,故C错误;
D.在线圈以速度远离磁铁的过程中,线圈平面始终和磁感线垂直,磁感应强度变小,磁通量逐渐减小,因此有感应电流产生,故D正确。
故选AD。
15.(25-26高三上·河北保定·月考)如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一根金属导体棒ab,空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场斜向上穿过导轨平面,且与竖直方向的夹角为θ,在下列各过程中,一定能在闭合回路中产生感应电流的是( )
A.ab向右运动的同时,磁感应强度减小
B.磁感应强度减小的同时,θ角增大
C.ab向左运动的同时,θ角减小
D.仅θ角增大
【答案】BD
【详解】A.穿过回路的磁通量为
ab向右运动则S增大,而B减小,则可能不变,闭合回路中可能没有感应电流产生,故A错误;
B.B减小,θ角增大,根据可知,减小,闭合回路中一定有感应电流产生,故B正确;
C.ab向左运动则S减小,且θ角减小,根据可知,可能不变,闭合回路中可能没有感应电流产生,故C错误;
D.仅θ角增大,根据可知,减小,闭合回路中一定有感应电流产生,故D正确。
故选BD。
16.(24-25高一下·河北唐山·期末)如图所示,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上,下列情境中线圈P能产生感应电流的是( )
A.闭合开关瞬间
B.断开开关瞬间
C.开关断开后,迅速向上移动滑动变阻器的滑片
D.开关闭合后,迅速向下移动滑动变阻器的滑片
【答案】ABD
【详解】A.开关闭合瞬间,电路中电流增大,线圈M产生的磁场增强,穿过线圈P的磁通量增大,产生感应电流。故A正确;
B.断开开关瞬间,线圈M产生的磁场从有到无消失,穿过线圈P的磁通量减小,产生感应电流。故B正确;
C.开关断开后,迅速向上移动滑动变阻器的滑片,线圈M中没有电流,线圈M不产生磁场,穿过线圈P的磁通量一直为零不变,没有感应电流产生。故C错误;
D.开关闭合后,迅速向下移动滑动变阻器的滑片,变阻器接入电路的电阻变化,电路中电流变化,线圈M产生的磁场变化,穿过线圈P磁通量变化,产生感应电流,故D正确。
故选ABD。
17.(24-25高一下·贵州黔东南·期末)物理是以实验为基础的学科,实验是培养学生实践能力和科学思维的重要手段。关于以下实验现象的说法正确的是( )
A.甲图中,奥斯特观察到通电导线使小磁针发生偏转,从而发现电流周围存在磁场
B.图乙中闭合开关S瞬间,与线圈P连接的电流计的指针不偏转
C.图丙中水平圆环从位置M向位置L运动的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小
D.图丁中磁铁向右插入不闭合线圈,线圈中会产生感应电流
【答案】AC
【详解】A.甲图中,奥斯特观察到通电导线使小磁针发生偏转,从而发现电流周围存在磁场,故A正确;
B.图乙中闭合开关S瞬间,穿过线圈P的磁通量发生变化,线圈P回路中会产生感应电流,所以与线圈P连接的电流计的指针会偏转,故B错误;
C.圆环从M运动至其与磁体上端齐平的过程中,穿过圆环的磁感线条数增多,则穿过圆环的磁通量变大。圆环从与磁体上端齐平运动至Р的过程中,穿过圆环的磁感线包含了所有的内部向上的磁感线及部分外部向下的磁感线,内外磁感线相互抵消,因此越到中间外部磁感线越少,故本过程穿过圆环的磁通量仍然是增加的。同理可知,圆环从P运动至L的过程中,穿过圆环的磁通量一直减小。故圆环从M运动至L的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小,故C正确;
D.图丁中磁铁向右插入不闭合线圈,由于线圈不是闭合回路,所以线圈中不会产生感应电流,故D错误。
故选AC。
18.(24-25高二下·河北·月考)如图甲所示,将带小灯泡的闭合矩形线圈从两块磁铁中间的正上方通过磁场(线圈不发生翻转,磁铁产生的磁场可视为匀强磁场)。如图乙所示为右视图,闭合线圈依次经过a、b、c三个位置,通过该实验观察现象并得出结论,下列说法正确的是( )
A.线圈经过位置a、c时小灯泡中有电流通过,线圈经过位置b时小灯泡中没有电流通过
B.可得出的结论是:闭合线圈切割磁感线的同时磁通量也必须发生改变才可以产生感应电流
C.可得出的结论是:产生感应电流与闭合回路是否切割磁感线没有关系
D.线圈在位置c时小灯泡的亮度比位置a亮一些,说明线圈在位置a减速,在位置c加速
【答案】AB
【详解】A.闭合线圈自高处落下,经过a、c位置时,线圈中的磁通量改变,经过b位置时线圈中的磁通量没有改变,故A正确;
BC.分析线圈在位置a、b、c的现象时,只能得出闭合线圈在切割磁感线的同时磁通量发生改变才可以产生感应电流的结论,无法得出不切割磁感线也能产生感应电流的结论,故B正确,C错误;
D.线圈在位置c时小灯泡的亮度比位置a亮,只能说明在位置c切割磁感线的速度比位置a大一些,而无法判断线圈的运动情况,故D错误。
故选AB。
三、实验题
19.(24-25高二下·江西萍乡·期末)某同学在做“探究感应电流产生的条件”实验中,先将灵敏电流计连接在图甲所示的电路中,如图甲所示。
(1)下列实验操作过程说法正确的是________。
A.开关闭合后,线圈A插入线圈B过程或从线圈B中拔出过程,都会引起电表的指针偏转
B.线圈A插入线圈B中后,在开关闭合和断开的瞬间,电表的指针均不会偏转
C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电表的指针静止在中央零刻度
D.开关闭合后,只要移动滑动变阻器的滑片P,电表的指针一定会偏转
(2)为了探究影响感应电流方向的因素,该同学先确定了灵敏电流表G的偏转方向与电流方向的关系,发现按图乙所示电路接通时,电流表的指针向左偏转。接着他将灵敏电流表G与一螺线管相连,某次磁铁运动时,电流表指针向右偏转,如图丙所示,则可判断此次条形磁铁的运动情况是 (填“向上远离”或“向下靠近”)。
(3)该同学发现在做向线圈插入条形磁铁的实验中,插入的速度越快,电流表的偏转角度越大,他通过图丁实验装置继续探究感应电流的大小的影响因素。将一铜线圈水平固定在铁架台上,其两端连接在电流传感器上,能得到该铜线圈中的电流随时间变化的图线。将一条形磁铁从铜线圈上端不同高度沿中轴线由静止释放,两次实验中分别得到了如图1、2所示的电流随时间变化的图线,若忽略空气阻力,下列说法正确的是________。
A.在磁铁穿过线圈的过程中,两次线圈内磁通量的变化量相同
B.条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大,产生的感应电流峰值越大
C.若增加铜线圈匝数,在磁铁穿过线圈的过程,两次线圈内磁通量的变化量均增大
D.两次磁体受到的线圈的作用力都是先向上后向下
【答案】(1)AD
(2)向上远离
(3)AB
【详解】(1)A.开关闭合后,线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出,都会使线圈B的磁通量发生变化,回路产生感应电流,从而引起电表的指针偏转,故A正确;
B.线圈A插入线圈B中后,在开关闭合和断开的瞬间,A线圈的电流都会发生变化,从而使线圈B的磁通量发生变化,回路产生感应电流,电表的指针均会偏转,故B错误;
CD.开关闭合后,无论滑动变阻器的滑片P匀速滑动、加速滑动或者减速滑动,滑动变阻器接入电路阻值发生变化,A线圈的电流发生变化,从而使线圈B的磁通量发生变化,回路产生感应电流,电表的指针会偏转,指针不会静止在中央零刻度,故C错误,D正确。
故选AD。
(2)由图乙可知,当电流从灵敏电流计左端流入时,指针向左偏转;而丙图指针向右偏转,可知电流从灵敏电流计右端流入,则线圈中感应电流的方向是逆时针的(俯视),由安培定则可知,感应电流的磁场方向向上,条形磁铁磁场方向向上,根据楞次定律可知,线圈中磁通量减小,则条形磁铁向上远离。
(3)A.在磁铁穿过线圈的过程中,由于两次用同一条形磁铁,则线圈内磁通量的变化量相同,故A正确;
B.条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大,在磁铁穿过线圈的过程中,条形磁铁的速度越大,使得线圈内磁通量的变化越快,产生的感应电动势越大,产生的感应电流峰值越大,故B正确;
C.若仅增加铜线圈匝数,在磁铁穿过线圈的过程,两次线圈内磁通量的变化量均相同,故C错误;
D.由于磁铁一直相对于线圈向下运动,根据“来拒去留”推论可知,磁体所受的磁场力一直向上,故D错误。
故选AB。
20.(24-25高二上·广东深圳·期末)学生进行动手实验探究,有助于思维发展、提升实践技能、增强综合素质。某老师在高二物理课上带领学生进行了电磁感应现象的实验研究,分别设计了如甲、乙、丙三个实验。
(1)图甲中,导体棒向左移动切割磁感线时,灵敏电流计的指针发生了偏转,若导体棒沿竖直方向上下移动,灵敏电流计的指针 (选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)图乙中,下列能使灵敏电流计指针发生偏转的是___________。
A.条形磁铁在线圈上方附近左右移动
B.条形磁铁向下插入线圈
C.条形磁铁置于线圈中不动
D.条形磁铁不动,线圈在条形磁铁的正下方上下运动
(3)图丙中,小车静止在光滑水平地面上,小车上固定有一个线圈,线圈与反向并联的发光二极管(具有单向导电性,通有正向电流时会发光)相连,当磁铁迅速靠近线圈时,小车会被排斥远离磁铁,此过程原磁场方向与感应电流产生的磁场方向相反;当磁铁迅速远离线圈时,小车会被吸引追随磁铁运动,此过程二极管 (填“A”或“B”)亮。
【答案】(1)不偏转
(2)ABD
(3)A
【详解】(1)导体棒上下运动,没有切割磁感线,不产生感应电流,因此指针不偏转。
(2)A.条形磁铁在线圈上方附近左右移动,穿过线圈的磁通量会发生变化,产生感应电流,电流计指针偏转,选项A正确;
B.条形磁铁向下插入线圈,穿过线圈的磁通量会发生变化,产生感应电流,电流计指针偏转,选项B正确;
C.条形磁铁置于线圈中不动,穿过线圈的磁通量不发生变化,不产生感应电流,电流计指针不偏转,选项C错误;
D.条形磁铁不动,线圈在条形磁铁的正下方上下运动,穿过线圈的磁通量会发生变化,产生感应电流,电流计指针偏转,选项D正确;
故选ABD。
(3)磁铁迅速远离线圈时,原磁场向右且在减弱,根据楞次定律,感应磁场方向与原磁场方向相同,结合安培定则可知电流能使A灯导通,即可以判断A亮。
21.(24-25高二上·辽宁沈阳·阶段练习)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,请回答下列问题。
(1)为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系,某同学想用多用电表的某一挡位来进行探究,他应选用多用电表的 挡(选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”),对灵敏电流表进行测试。该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱,再将黑表笔 (选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱,此时发现灵敏电流表的指针向左摆动。
(2)实验中,该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时,发现电流表的指针向右偏转,说明磁铁的下端为 极(选填“S”或“N”)。
(3)另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。
①在给出的实物图中,已用实线作为导线连接了部分实验电路,请从图乙中1、2箭头开始用实线作为导线完善其余电路的连接;
②将插入后,下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是 。
A.闭合开关,稳定后断开开关 B.闭合开关,稳定后拔出线圈
C.闭合开关,稳定后拔出软铁棒 D.闭合开关,稳定后使变阻器滑片P左移
【答案】(1) 欧姆 短暂
(2)S
(3) D
【详解】(1)[1]要使灵敏电流表指针摆动,一定有电流通过,想用多用电表的某一挡位来进行探究,只有“欧姆”挡有电源,因此他应选用多用电表的“欧姆”挡。
[2]该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱,由于灵敏电流计的量程很小,,欧姆挡电表内部的电源电压相对较高,流过灵敏电流计的电流将较大,为保护灵敏电流计,将黑表笔“短暂”接灵敏电流表的负接线柱。
(2)多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱,将黑表笔短暂接灵敏电流表的负接线柱,此时灵敏电流表的指针向左摆动,由于欧姆表的黑表笔接电源的正极,因此可知灵敏电流表从负极流入,指针向左摆动,实验中,该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时,发现电流表的指针向右偏转,可知感应电流是从电流表的正接线柱流入,可知线圈中感应电流产生的磁场方向向下,由楞次定律可知,说明磁铁的下端为S极。
(3)[1]由题图用实线作为导线完善其余电路的连接如图所示。
②[2] A.将插入后,合上开关时在中产生增强的磁场,由楞次定律可知,在中产生感应电流。闭合开关,稳定后断开开关,穿过的磁场减弱,磁场方向不变,由楞次定律可知,在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流,故A错误;
B.闭合开关,稳定后拔出线圈,可知穿过的磁场减弱,由楞次定律可知,在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流,故B错误;
C.闭合开关,稳定后拔出软铁棒,可知穿过的磁场减弱,由楞次定律可知,在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流,故C错误;
D.闭合开关,稳定后使变阻器滑片P左移,可知变阻器接入电路的电阻值减小,则通过的电流增大,产生的磁场增强,由楞次定律可知,在中产生与开关闭合时相同方向的感应电流,故D正确。
故选D。
22.(24-25高二上·四川自贡·期末)按要求填空:
(1)某同学正在学校练习使用游标卡尺,他用50分度的游标卡尺测量一长方体橡皮擦的长度,结果如图所示,则橡皮擦的长度L0= mm。
(2)接着,该同学组织其实验小组成员开始探究“影响感应电流方向的因素”
①如图甲所示,小组成员用试触的方法确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系。实验表明,如果电流从正接线柱流入,指针将向右偏转,反之向左偏转。
②如图乙所示,小组成员研究了条形磁铁插入、拔出螺线管时,磁铁下方磁场的方向(即原磁场的方向),电流表指针偏转的方向,以及螺线管内产生的感应电流的方向及感应电流的磁场方向,实验现象记录如下:
操作
N极向下插入
N极向上拔出
S极向下插入
S极向上拔出
原磁场(B0)的方向
向下
向下
向上
向上
原磁场(B0)穿过螺线管的磁通量的增减
增大
减小
增大
减小
电流表指针偏转的方向
左
右
右
左
螺线管内感应电流的磁场(B)的方向
向上
向下
向下
向上
下列判断中正确的是 ;
A.感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
B.感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相同
C.穿过螺线管的磁通量增大时,感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
D.穿过螺线管的磁通量减小时,感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
③根据以上实验探究过程,可以得到结论:影响感应电流方向的因素有 ;
A.原磁场的方向 B.磁通量的变化情况
C.线圈的匝数 D.磁铁运动的快慢
④该小组的同学发现某螺线管线圈的绕线标识模糊,利用已有器材,通过如图丙所示的实验确认其绕线方向。当磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向右偏,则该螺线管线圈的绕线方向是图丁中的 (选填“a”或“b”)。
【答案】(1)41.20
(2) C AB b
【详解】(1)游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以
(2)[1]根据表中的实验现象可得出以下结论:穿过螺线管的磁通量增大时,感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反,穿过螺线管的磁通量减少时,感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相同。
故选C。
[2]根据以上实验探究过程可得,影响感应电流方向的因素有原磁场的方向和磁通量的变化情况,与线圈的匝数,磁铁运动的快慢无关。
故选AB。
[3]根据以上分析可知,当电流表指针向右偏时,说明电流从正接线柱流入,且此时穿过螺线管的磁通量向下增大,则感应电流的磁场方向应向上,根据右手螺旋定则可知,螺线管线圈中的电流方向应为逆时针(从上向下看),所以螺线管的绕线方向是图丁中的b。
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第18讲:电磁感应现象及应用
【考点梳理】
【知识梳理】
知识点一、划时代的发现
1.丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动,这种作用称为电流的磁效应,揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系.
2.英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“磁生电”现象,他把这种现象命名为电磁感应.产生的电流叫作感应电流.
知识点二、感应电流的产生条件
1.磁通量
(1)概念:穿过某个面的磁通量等于闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积.
(2)公式:Φ=BS.
2.产生感应电流的条件:只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流
知识点三:磁通量的计算
1.磁通量的正、负:其正、负是这样规定的:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入为正磁通量,则磁感线从反面穿入即为负磁通量.反之亦可.磁通量的变化大致可分为以下几种情况:
(1)磁感应强度B不变,有效面积S发生变化.如图(a)所示.
(2)有效面积S不变,磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.
(3)磁感应强度B和有效面积S都不变,它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.
知识点四.感应电流的深化理解
1.产生条件:(1)电路为闭合电路;(2)穿过电路的磁通量发生变化.
注意:(1)、(2)两条必须同时满足,才能产生感应电流.
2.判断感应电流有无的方法:(1)明确电路是否为闭合电路.(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化.
3.ΔΦ与Φ意义不同,大小也没有必然的联系.感应电流的产生与Φ无关,只取决于Φ的变化,与ΔΦ有关.
【题型归纳】
题型一:感应电流产生的条件
【例1】.(25-26高二上·全国)下列各图所描述的物理情境中,没有感应电流的是( )
A.开关S闭合后,滑动片P向左匀速滑动,电流计中
B.磁铁向铝环A靠近,铝环A中
C.金属框从A向B运动,金属框中
D.铜盘在磁场中按图示方向转动,电阻R中
【变式1】.(25-26高二上·广西钦州·期中)以下几种物理情境,其中线圈或回路中能产生感应电流的是( )
A.甲图中圆环在匀强磁场中向左加速平移
B.乙图中圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移
C.丙图中轴与磁场平行,线圈绕轴转动过程中
D.丁图中为线圈圆心,导线垂直于线圈平面,增大导线中的电流
【变式2】.(25-26高二上·浙江杭州·期中)以下几种物理情境,线圈或回路中能产生感应电流的是( )
A.甲图中导线平行放置在水平面上的圆形线圈的某条直径上方,增大导线中的电流
B.乙图中两根金属杆置于平行金属导轨上,以相同的速率反向运动
C.丙图中矩形导电线圈垂直于匀强磁场匀速向右平移过程中
D.丁图中轴与磁场平行,线圈绕轴转动过程中
题型二:线圈进出磁场产生的感应电流
【例2】.(23-24高二上·江苏盐城·期末)虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场。闭合线圈由位置1经过位置2、3,穿过虚线框运动到位置4。下列过程线圈中能产生感应电流的是( )
A.仅由位置1到位置2 B.仅由位置2到位置3
C.仅由位置3到位置4 D.由位置1到位置2及由位置3到位置4
【变式1】.(23-24高二上·福建厦门·期中)如图所示,O1O2是矩形导线框abcd的对称轴,其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下情况中,abcd中没有感应电流产生的是( )
A.将abcd以O1O2为轴转动90° B.将abcd向右平移
C.将abcd以ab为轴转动60° D.将abcd以cd为轴转动60°
【变式2】.(23-24高二上·江西·阶段练习)如图所示,矩形线框abcd位于纸面内,面积为S,匝数为N,过ab中点和cd中点的连线恰好位于垂直纸面向外的匀强磁场的右边界上,已知匀强磁场的磁感应强度为B。若线框从图示位置以为轴按如图所示的方向匀速转动,下列说法正确的是( )
A.在线框转动过程中始终有感应电流产生
B.图示位置时穿过线框的磁通量为
C.使线框从图示位置转动60°时穿过线框的磁通量为
D.使线框从图示位置转动180°,则线框的磁通量变化大小为
题型三:磁铁靠近和原理线圈产生的感应电流
【例3】.(24-25高二上·北京通州·期末)用如图所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。把条形磁体的N极或S插入,拔出螺线管,观察实验现象。下列说法正确的是( )
A.实验过中需要记录电流表读数
B.线圈中感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极无关
C.图甲和图乙表明当磁体插入线圈的过程中仅从磁体磁场的方向即可判断线圈中感应电流的方向
D.图甲和图丁表明仅从磁体运动方向即可判断线圈中感应电流的方向
【变式1】.(21-22高二上·广西桂林·期中)探究产生感应电流条件的实验装置如图所示,保持线圈不动,在下列情况下,无法产生感应电流的是( )
A.将S极插入线圈 B.将S极从线圈中抽出
C.将N极插入线圈 D.将N极放在线圈中不动
【变式2】.(20-21高二上·江苏南通·期中)1825年,瑞士科学家科拉顿试图用磁铁在线圈中获得电流,他用一个线圈与一检流计连成一闭合回路,为了使磁铁不致于影响检流计中的小磁针,用很长的导线连接线圈与放在隔壁房间里的电流计,科拉顿在一边用磁铁棒在线圈中插入与拔出,然后跑到隔壁房间里去观察检流计,遗憾地错过了电磁感应现象的发现。关于科拉顿实验的说法正确的是( )
A.实验过程没有感应电流的产生
B.观察到电流计指针没有偏转是因为墙壁把磁场隔离了
C.观察到电流计指针没有偏转是因为线圈电阻太大
D.将磁铁插入线圈后跑去隔离房间观察电流计,错过了感应电流产生的时机
题型四:切割磁场或者闭开开关产生的感应电流
【例4】.(2024高二上·江苏徐州·学业考试)下列操作中能使灵敏电流计的指针发生偏转的是( )
A.导体棒保持静止 B.导体棒竖直向下运动
C.导体棒向左运动 D.导体棒竖直向上运动
【变式1】.(25-26高三上·湖北宜昌·阶段练习)如图所示,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上,电流表与线圈P串联。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S瞬间,电流表中感应电流的方向从a到b
B.开关S始终闭合,电流表中感应电流的方向从b到a
C.断开开关S瞬间,电流表中没有感应电流
D.断开开关S瞬间,电流表中感应电流的方向从a到b
【变式2】.(24-25高二上·浙江杭州·期中)某同学利用如图所示器材探究“磁生电”,在正确操作的情况下,得到符合实验事实的选项是( )
A.将绕线的铁环换成木环后,闭合或断开开关瞬间,电流计指针有偏转
B.闭合开关稳定后,电流计指针有偏转
C.闭合开关瞬间,电流计指针无偏转
D.通电状态下,拆开与电池相连线圈的瞬间,电流计指针无偏转
题型五:电磁感应及其应用综合
【例5】.(25-26高二上·山东菏泽·期中)如图所示,边长为L的正方形线圈ABCD放置于磁感应强度为B的水平向右的匀强磁场中,此时线圈平面与磁场平行,且磁场与AB平行,下列说法正确的是( )
A.线圈以AB为轴转动,能产生感应电流
B.线圈以AC为轴转动,不能产生感应电流
C.线圈以AC为轴转动90°的过程中,磁通量的变化量为
D.线圈以AB为轴转动90°的过程中,磁通量的变化量为
【变式1】.(25-26高二上·山东滨州·月考)如图所示,矩形线圈位于通电长直导线附近,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行。下列说法正确的是( )
A.线圈内磁感应强度方向垂直于纸面向外
B.仅增加线圈匝数,通过线圈的磁通量增大
C.保持线圈边平行于直导线在平面内向上移动时,线圈内将产生感应电流
D.保持线圈边平行于直导线在平面内远离导线移动时,线圈内将产生感应电流
【变式2】.(25-26高二上·黑龙江·月考)如图所示,矩形闭合线圈竖直放置,是它的对称轴,通电直导线与平行,且、所在平面与线圈平面垂直,如要在线圈中产生感应电流,可行的做法是( )
A.中电流反向 B.中电流先增大后减小
C.正对且靠近线圈 D.线圈绕轴逆时针转动90°(俯视)
题型六:电磁感应的探究实验
【例6】.(24-25高二下·广西河池·月考)为探究感应电流产生的条件,几位同学做了如下的实验。
(1)小李同学选用图甲中的器材模仿法拉第的实验进行探究
①请在实物图中,用笔画线代替导线将电路补充完整 。
②闭合开关进行实验前,滑动变阻器滑片P应该滑置在最 (填“左”或“右”)端。
③正确连接电路后,下列说法正确的是 (多选,填正确答案前的标号)。
A.开关闭合,拔出线圈B中的线圈A的过程中,电表的指针发生偏转
B.开关闭合,线圈A中电流稳定后,电表的指针稳定偏转
C.开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片,电表的指针偏转,线圈A中出现感应电流
D.开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片,电表的指针偏转,线圈B中出现感应电流
E.断开开关的瞬间,电表的指针有明显偏转
(2)南宁市某学校的同学在操场上将一根长为20m的铜芯导线两端与电流传感器的两个接线柱连接,构成闭合回路,两同学沿南北方向面对面站立摇动这条导线, (填“能”或“不能”)观察到“摇绳发电”的现象。
【变式1】.(24-25高二下·广东深圳·期中)甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
(1)如图(a),甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转,下列操作中同样能使指针向右偏转的有______。
A.闭合开关
B.开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C.开关闭合时将A 线圈从 B线圈中拔出
(2)图b中,当磁铁向下插入线圈,电流从 (“左”或“右”) 端流入灵敏电流表
(3)为确切判断B线圈中的感应电流方向,通过观察灵敏电流计 方向和 方向的关系;
(4)丙同学设计了如图(c)所示的装置来判断感应电流的方向。他先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认,某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转,说明此时黑表笔的是二极管的 (选填“正极”或“负极”)。 实验操作时将磁铁插入线圈时,只有灯 (选填“C”或“D”)短暂亮起。
(5)兴趣小组利用图图(c)装置分析磁体穿过整个线圈的过程中感应电流大小的变化,传感器显示的电流i随时间t变化的图像应该是___________。
A.B. C. D.
【变式2】.(24-25高二下·四川绵阳·期中)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
(1)已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、灵敏电流计及开关按如图所示部分连接,要把电路连接完整,则N连接到 (选填“a”“b”“c”或“M”),M连接到 (选填“a”“b”“c”或“N”)。
(2)a.正确连接电路后,开始实验探究,某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时,灵敏电流计指针向右偏转,由此可以判断 。
A.线圈A向上移动,能引起灵敏电流计指针向右偏转
B.当断开开关时,能引起灵敏电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑片P减速向左滑动,电流计指针向右偏转
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向
b.开关闭合后,将线圈A向下移动,电流表指针发生偏转。若想让电流表指针偏转角度变大,可以采取的操作有 。
A.增加电池节数
B.移动线圈A前,将滑片P向右移动
C.增大线圈A的移动速度
D.去掉线圈A中的铁芯
(3)某同学第一次将滑动变阻器的滑片P慢慢向右移动,第二次将滑动变阻器的滑片P快速向右移动,发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大,原因是线圈中的 (选填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量变化率”)第二次比第一次的大。
(4)图中,在未断开开关,也未把A、B两线圈和铁芯分开放置的情况下,直接拆除某线圈处导线,可能由于自感现象突然被电击一下,则被电击可能是在拆除 (选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的。
【高分达标】
一、单选题
1.(25-26高二上·全国·随堂练习)下列属于电磁感应现象的是( )
A.通电导体周围产生磁场
B.磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动
C.由于导体自身电流发生变化,在回路中产生感应电流
D.电荷在磁场中定向移动形成电流
2.(2025高二上·辽宁·学业考试)电磁感应现象的发现,开辟了人类社会的电气化时代。如图所示,矩形线圈ABCD位于长直导线附近,导线中通过的电流为I,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行。下列情形中线圈不能产生感应电流的是( )
A.长直导线中的电流I逐渐增大
B.在这个平面内线圈远离导线移动
C.在这个平面内线圈靠近导线移动
D.在这个平面内线圈沿AB方向移动
3.(25-26高二上·上海普陀·期中)如图所示,磁场的方向水平向右,能使磁场中的矩形线圈产生感应电流的是( )
A.磁场方向突然反向 B.磁感应强度B增大
C.线圈绕ab轴转动 D.线圈绕cd轴转动
4.(25-26高二上·上海普陀·期中)下列说法正确的是( )
A.导体相对磁场运动时,导体中一定产生感应电流
B.导体做切割磁感线运动时,导体中一定会产生感应电流
C.只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,回路中就会有感应电流产生
D.闭合金属框只要在磁场中运动,金属框内就会有感应电流产生
5.(25-26高二上·江苏无锡·阶段练习)某同学用如图甲所示的装置探究感应电流产生的条件,所用学生电源有“稳压”和“直流”两组接线柱,输出电压随时间的变化关系如图乙所示。该同学发现:保持原、副线圈静止,断开或闭合开关的瞬间,检流计均有示数。闭合开关后,移动滑动变阻器滑片,检流计也有示数;停止移动滑片,检流计仍然有示数。据此可知该同学选用的接线柱是( )
A.“稳压” B.“直流” C.“稳压”和“直流”都可以 D.无法判断
6.(25-26高二上·河南洛阳·期中)如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,一矩形线框abcd与通电导线共面放置,且ad边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是( )
A.导线中电流均匀增大 B.线框向下做匀速运动
C.线框向上做加速运动 D.线框以直导线为轴转动
7.(25-26高二上·江苏无锡·月考)某小组用如图所示装置验证著名的“罗兰实验”:让橡胶圆盘带上大量的负电荷,在圆盘附近点处悬挂一枚可以任意转动的小磁针,当圆盘绕中心轴按图示方向在水平面内高速旋转时,小磁针会发生偏转。分别为圆盘正上方和正右方的两点,下列说法错误的是( )
A.小磁针发生偏转,说明了运动电荷能产生磁场
B.小磁针发生偏转,说明了圆盘产生了感应电流
C.若将小磁针悬挂在点,则极的指向竖直向上
D.若将小磁针悬挂在点,则极的指向竖直向下
8.(25-26高二上·江苏盐城·月考)唐老师突发奇想,将实验室中相同灵敏电流计和的对应接线柱相连接。将表的指针从中间用力向左拨动,发生偏转,此时静止的表指针偏转。对这一现象的分析正确的是( )
A.表是“发电机”,表是“电动机”
B.表是“电动机”,表是“发电机”
C.将表的指针从中间向右拨动,表指针不会偏转
D.表和表指针的偏转均是因为发生了电磁感应
9.(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·月考)关于下图中的四个物理情境,说法正确的是( )
A.如图甲所示,由小磁针指向可知,通电直导线中的电流方向是向上的
B.如图乙所示,如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F,则该处磁感应强度一定为
C.如图丙所示,闭合线圈在匀强磁场中向右加速运动,由于在做加速切割磁感线运动,所以线圈中会产生感应电流
D.如图丁所示,线圈从1位置平移到2位置时,穿过此线圈平面的磁通量减小
10.(25-26高三上·北京朝阳·开学考试)下列图示情况,金属圆环中不能产生感应电流的是( )
A.图(a)中,圆环在匀强磁场中向左加速平移
B.图(b)中,圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动
C.图(c)中,圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移
D.图(d)中,圆环向条形磁铁N极平移
二、多选题
11.(25-26高二上·全国·课后作业)下面属于电磁感应现象的是( )
A.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在电路中产生电流的现象
B.通电导体周围产生磁场
C.变化的磁场使闭合电路中产生电流
D.电荷在电场中定向移动形成电流
12.(25-26高一上·吉林四平·期中)在法拉第电磁感应实验中,连接电路如图所示,下列操作中能让线圈产生感应电流、电流表指针偏转的是( )
A.一直保持开关S的闭合状态,待电路稳定时 B.开关S断开瞬间
C.滑动变阻器迅速滑动时 D.线圈A插入线圈B中不动时
13.(25-26高二上·河南洛阳·月考)如图所示,闭合金属圆环放置于足够大的匀强磁场中,下列方法中能使圆环中产生感应电流的是( )
A.向上平移圆环 B.增大磁场的磁感应强度
C.向右平移圆环 D.圆环绕其对称轴(虚线)转动
14.(25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔·期中)如图所示,A中条形磁铁插入或拔出线圈时;B中闭合线圈竖直向下平动时;C中线圈在匀强磁场中,保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时;D中垂直于条形磁铁的正方形线圈以速度远离磁铁的过程中。其中能产生感应电流的是( )
A.B.C. D.
15.(25-26高三上·河北保定·月考)如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一根金属导体棒ab,空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场斜向上穿过导轨平面,且与竖直方向的夹角为θ,在下列各过程中,一定能在闭合回路中产生感应电流的是( )
A.ab向右运动的同时,磁感应强度减小
B.磁感应强度减小的同时,θ角增大
C.ab向左运动的同时,θ角减小
D.仅θ角增大
16.(24-25高一下·河北唐山·期末)如图所示,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上,下列情境中线圈P能产生感应电流的是( )
A.闭合开关瞬间
B.断开开关瞬间
C.开关断开后,迅速向上移动滑动变阻器的滑片
D.开关闭合后,迅速向下移动滑动变阻器的滑片
17.(24-25高一下·贵州黔东南·期末)物理是以实验为基础的学科,实验是培养学生实践能力和科学思维的重要手段。关于以下实验现象的说法正确的是( )
A.甲图中,奥斯特观察到通电导线使小磁针发生偏转,从而发现电流周围存在磁场
B.图乙中闭合开关S瞬间,与线圈P连接的电流计的指针不偏转
C.图丙中水平圆环从位置M向位置L运动的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小
D.图丁中磁铁向右插入不闭合线圈,线圈中会产生感应电流
18.(24-25高二下·河北·月考)如图甲所示,将带小灯泡的闭合矩形线圈从两块磁铁中间的正上方通过磁场(线圈不发生翻转,磁铁产生的磁场可视为匀强磁场)。如图乙所示为右视图,闭合线圈依次经过a、b、c三个位置,通过该实验观察现象并得出结论,下列说法正确的是( )
A.线圈经过位置a、c时小灯泡中有电流通过,线圈经过位置b时小灯泡中没有电流通过
B.可得出的结论是:闭合线圈切割磁感线的同时磁通量也必须发生改变才可以产生感应电流
C.可得出的结论是:产生感应电流与闭合回路是否切割磁感线没有关系
D.线圈在位置c时小灯泡的亮度比位置a亮一些,说明线圈在位置a减速,在位置c加速
三、实验题
19.(24-25高二下·江西萍乡·期末)某同学在做“探究感应电流产生的条件”实验中,先将灵敏电流计连接在图甲所示的电路中,如图甲所示。
(1)下列实验操作过程说法正确的是________。
A.开关闭合后,线圈A插入线圈B过程或从线圈B中拔出过程,都会引起电表的指针偏转
B.线圈A插入线圈B中后,在开关闭合和断开的瞬间,电表的指针均不会偏转
C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电表的指针静止在中央零刻度
D.开关闭合后,只要移动滑动变阻器的滑片P,电表的指针一定会偏转
(2)为了探究影响感应电流方向的因素,该同学先确定了灵敏电流表G的偏转方向与电流方向的关系,发现按图乙所示电路接通时,电流表的指针向左偏转。接着他将灵敏电流表G与一螺线管相连,某次磁铁运动时,电流表指针向右偏转,如图丙所示,则可判断此次条形磁铁的运动情况是 (填“向上远离”或“向下靠近”)。
(3)该同学发现在做向线圈插入条形磁铁的实验中,插入的速度越快,电流表的偏转角度越大,他通过图丁实验装置继续探究感应电流的大小的影响因素。将一铜线圈水平固定在铁架台上,其两端连接在电流传感器上,能得到该铜线圈中的电流随时间变化的图线。将一条形磁铁从铜线圈上端不同高度沿中轴线由静止释放,两次实验中分别得到了如图1、2所示的电流随时间变化的图线,若忽略空气阻力,下列说法正确的是________。
A.在磁铁穿过线圈的过程中,两次线圈内磁通量的变化量相同
B.条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大,产生的感应电流峰值越大
C.若增加铜线圈匝数,在磁铁穿过线圈的过程,两次线圈内磁通量的变化量均增大
D.两次磁体受到的线圈的作用力都是先向上后向下
20.(24-25高二上·广东深圳·期末)学生进行动手实验探究,有助于思维发展、提升实践技能、增强综合素质。某老师在高二物理课上带领学生进行了电磁感应现象的实验研究,分别设计了如甲、乙、丙三个实验。
(1)图甲中,导体棒向左移动切割磁感线时,灵敏电流计的指针发生了偏转,若导体棒沿竖直方向上下移动,灵敏电流计的指针 (选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)图乙中,下列能使灵敏电流计指针发生偏转的是___________。
A.条形磁铁在线圈上方附近左右移动
B.条形磁铁向下插入线圈
C.条形磁铁置于线圈中不动
D.条形磁铁不动,线圈在条形磁铁的正下方上下运动
(3)图丙中,小车静止在光滑水平地面上,小车上固定有一个线圈,线圈与反向并联的发光二极管(具有单向导电性,通有正向电流时会发光)相连,当磁铁迅速靠近线圈时,小车会被排斥远离磁铁,此过程原磁场方向与感应电流产生的磁场方向相反;当磁铁迅速远离线圈时,小车会被吸引追随磁铁运动,此过程二极管 (填“A”或“B”)亮。
21.(24-25高二上·辽宁沈阳·阶段练习)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,请回答下列问题。
(1)为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系,某同学想用多用电表的某一挡位来进行探究,他应选用多用电表的 挡(选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”),对灵敏电流表进行测试。该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱,再将黑表笔 (选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱,此时发现灵敏电流表的指针向左摆动。
(2)实验中,该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时,发现电流表的指针向右偏转,说明磁铁的下端为 极(选填“S”或“N”)。
(3)另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。
①在给出的实物图中,已用实线作为导线连接了部分实验电路,请从图乙中1、2箭头开始用实线作为导线完善其余电路的连接;
②将插入后,下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是 。
A.闭合开关,稳定后断开开关 B.闭合开关,稳定后拔出线圈
C.闭合开关,稳定后拔出软铁棒 D.闭合开关,稳定后使变阻器滑片P左移
22.(24-25高二上·四川自贡·期末)按要求填空:
(1)某同学正在学校练习使用游标卡尺,他用50分度的游标卡尺测量一长方体橡皮擦的长度,结果如图所示,则橡皮擦的长度L0= mm。
(2)接着,该同学组织其实验小组成员开始探究“影响感应电流方向的因素”
①如图甲所示,小组成员用试触的方法确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系。实验表明,如果电流从正接线柱流入,指针将向右偏转,反之向左偏转。
②如图乙所示,小组成员研究了条形磁铁插入、拔出螺线管时,磁铁下方磁场的方向(即原磁场的方向),电流表指针偏转的方向,以及螺线管内产生的感应电流的方向及感应电流的磁场方向,实验现象记录如下:
操作
N极向下插入
N极向上拔出
S极向下插入
S极向上拔出
原磁场(B0)的方向
向下
向下
向上
向上
原磁场(B0)穿过螺线管的磁通量的增减
增大
减小
增大
减小
电流表指针偏转的方向
左
右
右
左
螺线管内感应电流的磁场(B)的方向
向上
向下
向下
向上
下列判断中正确的是 ;
A.感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
B.感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相同
C.穿过螺线管的磁通量增大时,感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
D.穿过螺线管的磁通量减小时,感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
③根据以上实验探究过程,可以得到结论:影响感应电流方向的因素有 ;
A.原磁场的方向 B.磁通量的变化情况
C.线圈的匝数 D.磁铁运动的快慢
④该小组的同学发现某螺线管线圈的绕线标识模糊,利用已有器材,通过如图丙所示的实验确认其绕线方向。当磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向右偏,则该螺线管线圈的绕线方向是图丁中的 (选填“a”或“b”)。
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