13.3电磁感应现象及应用（分层作业）物理人教版2019必修第三册

13.3电磁感应现象及应用 目录 【A夯基础】 1 一.电磁感应现象发现的过程 1 二.产生感应电流的条件 2 三.地磁场作用下的摇绳发电 4 四.实验探究感应电流产生的条件 4 【B提能力】 7 【C链高考】 12 一.电磁感应现象发现的过程 1．物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家的贡献说法正确的是（　　） A．安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的联系 B．奥斯特是第一个发现电磁感应现象的科学家 C．安培在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律——库仑定律 D．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线的方法描述电场 2．科学的发展离不开科学家的不断探索。关于科学家及其贡献，下列说法正确的是（　　） A．安培根据通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似提出分子电流假设，揭示磁现象的本质 B．法拉第通过电磁感应的实验总结出法拉第电磁感应定律 C．开普勒发现太阳对行星有吸引力，且这个吸引力与太阳和行星间距离平方成反比 D．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电磁感应 3．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 二.产生感应电流的条件 4．下列选项中的操作，能产生感应电流的是（　　） A．图1中，条形磁铁向下靠近不闭合金属线圈的过程 B．图2中，磁铁静止不动，撑开的弹性金属线圈放手后收缩的过程 C．图3中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，磁铁靠近线圈的过程 D．图4中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，线圈绕中轴线转动的过程 5．在下列图示中，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．甲图中，圆环绕图示直径旋转 B．乙图中，圆环在匀强磁场中绕图示轴线转动 C．丙图中，圆环沿通有恒定电流的长直导线方向向上平移 D．丁图中，圆环向条形磁铁N极方向平移 6．下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，构成等边三角形，若两通电长直导线、在处产生磁场的磁感应强度大小均为，则处磁场的合磁感应强度大小是 B．由知，一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．图乙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为 D．图丙中与通电长直导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，线框中会产生感应电流 7．如图所示，长直导线通有如图所示的恒定电流，线框与长直导线共面，处于I位置。下列说法正确的是（　　） A．长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向外 B．若线框从I位置匀速平移到II位置过程中，在线框中会产生感应电流 C．若线框固定在II位置，通电导线电流变大，在线框中会产生感应电流 D．若线框从I位置平移到关于长直导线对称的III位置，则磁通量变化量为零 8．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 三.地磁场作用下的摇绳发电 9．我国已经制订了登月计划，假如航天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计和一个线圈。则下列推断中正确的是（　　） A．用导线将灵敏电流计连成闭合回路并放于月球表面，若无示数则月球表面无磁场 B．将灵敏电流计与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如灵敏电流计无示数，则月球表面无磁场 C．将灵敏电流计与线圈组成闭合回路，使线圈绕某一轴转动，若灵敏电流计有示数，则月球表面有磁场 D．将灵敏电流计与线圈组成闭合回路，使线圈绕某一轴转动，若灵敏电流计无示数，则月球表面无磁场 10．跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则（　　） A．向任意方向摇绳一定都能产生电流 B．电流方向与绳子运动方向无关 C．跳绳发电属于电磁感应 D．跳绳发电属于电流的磁效应 11．某学校开展“摇绳发电”的比赛活动。如图所示，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，两同学面对面站立摇动这条导线。（忽略地球磁偏角的影响） (1)“摇绳发电”过程中导线电流方向 （选填“有变”、“不变”） (2)若增大摇绳的频率，则电流传感器的最大示数将 （选填“增大”、“减小”、“不变”）； (3)为了获得较大电流，两同学应该 站立摇绳。（选填“东西”、“南北”） 四.实验探究感应电流产生的条件 12．某同学为了“探究感应电流产生的条件”，做了以下实验： (1)如图所示的实验装置中滑动变阻器采用限流式接法，请用笔画线代替导线将图中的实物电路补充完整。 (2)图中实验电路连接后，将A线圈插入B线圈中，开关闭合瞬间，发现电流计指针发生偏转；开关处于闭合状态，滑动变阻器滑片不移动，电流计示数 （选填“为零”或“不为零”）；开关处于闭合状态，滑动变阻器滑片不移动，将A线圈从B线圈抽出瞬间，电流计指针 偏转（选填“会”或“不会”）。 13实验：探究感应电流产生的条件 （1）实验一：如图所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中 电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生。（均选填“有”或“无”） （2）实验二：如图所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生。（均选填“有”或“无”） （3）实验三：如图所示，将小线圈A插入大线圈B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中 电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，电流表中 电流通过。（均选填“有”或“无”） （4）归纳总结： 实验一中：导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。 实验二中：磁体插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。 实验三中：开关闭合、断开或滑动变阻器的滑片移动时，小线圈A中电流变化，从而引起穿过大线圈B的磁通量变化，产生了感应电流。 三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化。 3．产生感应电流的条件：只要穿过闭合导体回路的 ，闭合导体回路中就有感应电流产生。 14．在“探究法拉第电磁感应现象”实验中，某同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关组成的部分电路已连接好了，如图所示： (1)请使用两根导线，将电路补充完整 ； (2)把线圈A装在线圈B的里面。观察以下四项操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表中，并得出结论， 操作 现象 开关闭合瞬间 有电流产生 开关断开瞬间 有电流产生 开关闭合时，滑动变阻器的滑片不动 无电流产生 开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 有电流产生 由上表得出结论是 ； (3)根据以上实验现象，通过进一步的思考可知产生感应电流的条件是 。 16．以下是几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片，下列说法正确的是（    ） A．图甲中ABC构成等边三角形，C处磁场方向平行于导线AB连线向右 B．图乙中地磁场的垂直于地面磁感应强度分量在南半球竖直向下，北半球竖直向上 C．图丙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为 D．图丁中金属框在同一平面内沿平行于直导线方向运动，线框中无感应电流 17．下列各图所描述的物理情境中，说法正确的是（　　） A．如图甲所示，如果长为、通过电流为的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为，则该处磁感应强度大小一定为 B．图乙是法拉第通过实验研究，发现了电流的磁效应 C．铜盘在磁场中按图丙所示方向转动产生感应电流 D．如图丁所示，右侧铁钉吸附小铁钉更多，说明右侧线圈中通过的电流大 18．设想航天员在空间站利用下列装置进行高中物理实验，不可行的是（　　） A．用图甲中力传感器探究作用力与反作用力间的关系 B．用图乙中平抛仪探究平抛运动规律 C．用图丙中向心力演示器探究向心力表达式 D．用图丁中装置探究产生感应电流的条件 19．关于下图中的四个物理情境，说法正确的是（　　） A．如图甲所示，由磁感线方向可知，通电直导线中的电流方向是向下的 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，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 20．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 21．如图所示，宽度为的足够长区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，正方形导线框的边长为，且，现让线框以速度匀速通过磁场区域，速度方向与磁场边界成角，则线框中有感应电流的时间等于（　　） A． B． C． D． 22．如图所示，是一个竖直的导线框，全部处于磁感应强度为的水平方向的匀强磁场中，线框面积为，线框的总电阻为，边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度逆时针（俯视）匀速转动。以边与磁场方向的夹角为时（图示位置）为时刻，下列说法正确的是（　　） A．导线框中感应电动势的有效值为 B．导线框处于从图示位置转过角的位置时，其磁通量变化率为零 C．从图示位置转过角的过程中，导线框感应电动势的平均值为 D．从图示位置转过角的过程中，通过导线框横截面的电荷量为 23．一、问题的提出 如图所示，条形磁体的N极或S极插入或抽出闭合线圈时，两种情况下电流表的指针发生了偏转，但两种情况下偏转方向不同，这说明感应电流的方向不同。那么感应电流的方向与哪些因素有关呢？ 二、实验原理 1.由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向。 2.通过实验，观察分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。 三、实验器材 条形磁体，螺线管， ，导线若干，干电池，滑动变阻器，开关，电池盒。 四、实验探究 1.探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系。 实验电路如图甲、乙所示。 结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏（指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的）。 2.探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向 （1）按如图所示连接电路，明确螺线管的 方向。 （2）按照控制变量的方法分别进行N极（S极）向下插入线圈和N极（S极）向上抽出线圈的实验。 ①条形磁体插入线圈，线圈内磁通量增大（如图甲、乙所示） 图号 磁体磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 甲 向下 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的 。 乙 向上 向下 ②条形磁体从线圈中抽出，线圈内磁通量减小（如图丙、丁所示） 图号 磁体磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 丙 向下 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的 。 丁 向上 向上 五、实验结论 1.甲、乙两种情况：当线圈内磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向 。 2.丙、丁两种情况：当线圈内磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向 。 3.结论：感应电流的磁场总是 原磁场磁通量的变化。 六、注意事项 1.确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用 法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。 2.电流表选用零刻度在 的灵敏电流计。 3.实验前设计好表格，并明确线圈的 方向。 4.完成一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。 24．(1)如图所示是研究电磁感应现象的实验装置： ①装置已经按如图所示连接好，在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，如果开关闭合后，再将A线圈迅速插入B线圈中，灵敏电流计指针将 （选填“向左”“向右”或“不”）偏转； ②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是 ； A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．滑动变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S (2)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时指针的偏转情况如图甲中所示，即电流从灵敏电流表G的左接线柱流进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁体的运动方向是向 （填“上”或“下”）；图丙中的条形磁体下端为 （填“N”或“S”）极。 25．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平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 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 26．在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，当电流从“-”接线柱流入灵敏电流表，指针左偏：从“”或“”接线柱流入，指针右偏。如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间，则 (1)此时磁铁的运动状态是 （选填“向上拔出”、“静止”或“向下插入”）。 (2)只做以下改变，一定会增大图中电流表指针偏转角度的是_____（多选） A．磁铁静止，向上移动线圈 B．增大（1）中磁铁运动速度 C．将导线从接线柱移接至接线柱 D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外 27．演示地磁场存在的实验装置由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成如图所示首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针 填：“有”或“无”偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针 填：“有”或“无”偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针 填：“有”或“无”偏转． 第 1 页 共 21 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.3电磁感应现象及应用 目录 【A夯基础】 1 一.电磁感应现象发现的过程 1 二.产生感应电流的条件 3 三.地磁场作用下的摇绳发电 6 四.实验探究感应电流产生的条件 8 【B提能力】 11 【C链高考】 19 一.电磁感应现象发现的过程 1．物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家的贡献说法正确的是（　　） A．安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的联系 B．奥斯特是第一个发现电磁感应现象的科学家 C．安培在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律——库仑定律 D．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线的方法描述电场 【答案】D 【详解】A．奥斯特在1820年通过实验发现通电导线能使小磁针偏转，首次揭示了电与磁的联系，而非安培。故A错误。 B．电磁感应现象（即变化的磁场产生电流）是由法拉第在1831年首次发现的，而非奥斯特。故B错误； C．库仑在1785年通过扭秤实验确立了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力规律（库仑定律），而非安培。故C错误； D．法拉第在19世纪30年代提出了电场的概念，并引入了电场线（或力线）这一直观方法来描述电场，故D正确。 故选D。 2．科学的发展离不开科学家的不断探索。关于科学家及其贡献，下列说法正确的是（　　） A．安培根据通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似提出分子电流假设，揭示磁现象的本质 B．法拉第通过电磁感应的实验总结出法拉第电磁感应定律 C．开普勒发现太阳对行星有吸引力，且这个吸引力与太阳和行星间距离平方成反比 D．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电磁感应 【答案】A 【详解】A．通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，法国学者安培（André-Marie Ampère，1775—1836）由此受到启发，提出了著名的分子电流假说。他认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。安培的假说能够解释一些磁现象，比如磁化和消磁，A正确； B．法拉第通过大量的实验研究发现了电磁感应现象，后来的科学家韦伯和纽曼利用他大量的实验数据用科学计算得到了法拉第电磁感应定律，B错误； C．牛顿发现太阳对行星有吸引力，且这个吸引力与太阳和行星间距离平方成反比，开普勒发现了行星运动的三定律，C错误； D．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，表明电流在周围能够激发出磁场，对放入其中的小磁针有磁场力的作用，从而使得小磁针发生偏转，这种现象被称为电流的磁效应，D错误。 故选A。 3．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。 二.产生感应电流的条件 4．下列选项中的操作，能产生感应电流的是（　　） A．图1中，条形磁铁向下靠近不闭合金属线圈的过程 B．图2中，磁铁静止不动，撑开的弹性金属线圈放手后收缩的过程 C．图3中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，磁铁靠近线圈的过程 D．图4中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，线圈绕中轴线转动的过程 【答案】B 【详解】A．图1中，条形磁铁向下靠近不闭合金属线圈的过程，由于不是闭合回路，所以不会产生感应电流，故A错误； B．图2中，磁铁静止不动，撑开的弹性金属线圈放手后收缩的过程，穿过金属线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，故B正确； C．图3中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，磁铁靠近线圈的过程，穿过金属线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误； D．图4中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，线圈绕中轴线转动的过程，穿过金属线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故D错误。 故选B。 5．在下列图示中，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．甲图中，圆环绕图示直径旋转 B．乙图中，圆环在匀强磁场中绕图示轴线转动 C．丙图中，圆环沿通有恒定电流的长直导线方向向上平移 D．丁图中，圆环向条形磁铁N极方向平移 【答案】C 【详解】A．圆环绕图示直径旋转，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故A不符合题意； B．圆环在匀强磁场中绕图示轴线转动，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B不符合题意； C．圆环沿通有恒定电流的长直导线方向向上平移，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C符合题意； D．根据条形磁铁的磁感应特征可知，圆环向条形磁铁N极平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D不符合题意。 故选C。 6．下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，构成等边三角形，若两通电长直导线、在处产生磁场的磁感应强度大小均为，则处磁场的合磁感应强度大小是 B．由知，一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．图乙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为 D．图丙中与通电长直导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，线框中会产生感应电流 【答案】C 【详解】A．根据安培定则可知，A、B在C处产生磁场的磁感应强度方向之间的夹角为60°，根据矢量叠加可知，C处磁场的合磁感应强度大小，故A错误； B．一小段通电导线在某处不受安培力的作用，可能是电流方向与磁场方向平行，该处的磁感应强度不一定为零，故B错误； C．图中条形磁体内部磁场方向向上，外部线圈所在位置磁场方向向下，通过线圈整体的磁场方向向上，可知，图乙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为，故C正确； D．图丙中与通电长直导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，穿过线框的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故D错误。 故选C。 7．如图所示，长直导线通有如图所示的恒定电流，线框与长直导线共面，处于I位置。下列说法正确的是（　　） A．长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向外 B．若线框从I位置匀速平移到II位置过程中，在线框中会产生感应电流 C．若线框固定在II位置，通电导线电流变大，在线框中会产生感应电流 D．若线框从I位置平移到关于长直导线对称的III位置，则磁通量变化量为零 【答案】B 【详解】A．根据右手定则可知，长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，A错误； B．线框在I位置时磁通量向外，到II位置时磁通量为零，则若线框从I位置匀速平移到II位置过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，则在线框中会产生感应电流，B正确； C．线圈在II位置时磁通量为零，若线框固定在II位置，通电导线电流变大，磁通量也一直为零，则在线框中不会产生感应电流，C错误； D．线框在I位置时磁通量向外，到III位置时磁通量向里，若线框从I位置平移到关于长直导线对称的III位置，则磁通量变化量不为零，D错误。 故选B。 8．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。 三.地磁场作用下的摇绳发电 9．我国已经制订了登月计划，假如航天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计和一个线圈。则下列推断中正确的是（　　） A．用导线将灵敏电流计连成闭合回路并放于月球表面，若无示数则月球表面无磁场 B．将灵敏电流计与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如灵敏电流计无示数，则月球表面无磁场 C．将灵敏电流计与线圈组成闭合回路，使线圈绕某一轴转动，若灵敏电流计有示数，则月球表面有磁场 D．将灵敏电流计与线圈组成闭合回路，使线圈绕某一轴转动，若灵敏电流计无示数，则月球表面无磁场 【答案】C 【详解】该同学是利用电磁感应来检验月球表面是否存在磁场的。 A．如果回路不动，就算有磁场，回路中的磁通量也不变，回路中没有感应电流，所以不能判断，故A错误； B．线圈沿某一方向运动，如果磁场与该方向平行，电流计也是没有示数的，但是存在磁场，故B错误； C．如果灵敏电流计有示数，则说明回路中磁通量发生了变化，当然存在磁场，C正确； D．如果线圈绕着磁感线转动，线圈中的磁通量不变，灵敏电流计无示数，但是存在磁场，所以不能判断，故D错误。 故选C。 10．跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳，将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动跳绳时，发现灵敏电流计的指针左右摆动。则（　　） A．向任意方向摇绳一定都能产生电流 B．电流方向与绳子运动方向无关 C．跳绳发电属于电磁感应 D．跳绳发电属于电流的磁效应 【答案】C 【详解】AB．地球是个大磁体，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，所以磁感线大致沿南北方向，所以若两位同学站在东西方向，摇动铜线跳绳切割磁感线运动，有电流，若站在南北方向，则跳绳不切割磁感线，无电流，所以电流方向与绳子运动方向有关，故AB错误； CD．跳绳发电属于电磁感应现象，故C正确，D错误。 故选C。 11．某学校开展“摇绳发电”的比赛活动。如图所示，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，两同学面对面站立摇动这条导线。（忽略地球磁偏角的影响） (1)“摇绳发电”过程中导线电流方向 （选填“有变”、“不变”） (2)若增大摇绳的频率，则电流传感器的最大示数将 （选填“增大”、“减小”、“不变”）； (3)为了获得较大电流，两同学应该 站立摇绳。（选填“东西”、“南北”） 【答案】(1)有变 (2)增大 (3)东西 【详解】（1）摇动导线过程中，导线做圆周运动，导线切割磁感线的方向呈现周期性变化，结合右手定则可知，“摇绳发电”过程中导线电流方向有变。 （2）令摇动的角速度为，导线与两同学摇动导线位置连线所围几何图形的面积为S，根据正弦式交流电产生原理可知，感应电动势的最大值 可知，若增大摇绳的频率，感应电动势的最大值增大，则电流传感器的最大示数将增大。 （3）为了获得较大电流，即使感应电动势的最大值增大，在频率一定时，可使穿过导线与两同学摇动导线位置连线所围几何图形在中性面位置的磁通量的最大值增大，即使地磁场水平方向的分量与中性面垂直，由于地磁场沿南北方向，可知，两同学应该东西站立摇绳。 四.实验探究感应电流产生的条件 12．某同学为了“探究感应电流产生的条件”，做了以下实验： (1)如图所示的实验装置中滑动变阻器采用限流式接法，请用笔画线代替导线将图中的实物电路补充完整。 (2)图中实验电路连接后，将A线圈插入B线圈中，开关闭合瞬间，发现电流计指针发生偏转；开关处于闭合状态，滑动变阻器滑片不移动，电流计示数 （选填“为零”或“不为零”）；开关处于闭合状态，滑动变阻器滑片不移动，将A线圈从B线圈抽出瞬间，电流计指针 偏转（选填“会”或“不会”）。 【答案】(1) (2) 为零 会 【详解】（1）滑动变阻器采用限流式接法，需要“一上一下”连入电路，线圈B与电流计相连，则实物电路如下图所示 （2）[1]开关处于闭合状态，滑动变阻器滑片不移动，则A线圈中电流大小不变，A线圈产生的磁场不变，闭合线圈B的磁通量保持不变，不会产生感应电流，电流计示数为零。 [2]将A线圈从B线圈抽出瞬间，闭合线圈B磁通量改变，会产生感应电流，电流计指针会偏转。 产生感应电流的条件 13实验：探究感应电流产生的条件 （1）实验一：如图所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中 电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生。（均选填“有”或“无”） （2）实验二：如图所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生。（均选填“有”或“无”） （3）实验三：如图所示，将小线圈A插入大线圈B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中 电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，电流表中 电流通过。（均选填“有”或“无”） （4）归纳总结： 实验一中：导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。 实验二中：磁体插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。 实验三中：开关闭合、断开或滑动变阻器的滑片移动时，小线圈A中电流变化，从而引起穿过大线圈B的磁通量变化，产生了感应电流。 三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化。 3．产生感应电流的条件：只要穿过闭合导体回路的 ，闭合导体回路中就有感应电流产生。 【答案】2． 有 无 有 无 有 有 无 3．磁通量发生变化 【解析】2．略 3．略 14．在“探究法拉第电磁感应现象”实验中，某同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关组成的部分电路已连接好了，如图所示： (1)请使用两根导线，将电路补充完整 ； (2)把线圈A装在线圈B的里面。观察以下四项操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表中，并得出结论， 操作 现象 开关闭合瞬间 有电流产生 开关断开瞬间 有电流产生 开关闭合时，滑动变阻器的滑片不动 无电流产生 开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 有电流产生 由上表得出结论是 ； (3)根据以上实验现象，通过进一步的思考可知产生感应电流的条件是 。 【答案】(1) (2)只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生 (3)闭合导体回路磁通量发生变化 【详解】（1）将电池组、开关、滑动变阻器、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，实物图如图所示； （2）由题意可知，线圈B中有电流产生现象是当开关闭合瞬间、开关断开瞬间或开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片，故只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。 （3）由题意可知，产生感应电流的条件是闭合导体回路磁通量发生变化。 16．以下是几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片，下列说法正确的是（    ） A．图甲中ABC构成等边三角形，C处磁场方向平行于导线AB连线向右 B．图乙中地磁场的垂直于地面磁感应强度分量在南半球竖直向下，北半球竖直向上 C．图丙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为 D．图丁中金属框在同一平面内沿平行于直导线方向运动，线框中无感应电流 【答案】D 【详解】A．若两导线的电流相等，根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向斜向右下，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向斜向右上，则磁场在C处相互叠加，如图所示 可知C处磁场方向平行于导线AB连线向右，但题中导线B的电流大，则导线B产生的磁场较强，根据平行四边形定则可知C处磁场方向不可能平行于导线AB连线向右，A错误； B．地磁场中在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量，B错误； C．图丙中条形磁体内部磁场方向向上，且向上穿过两环的磁感线条数是相同的；磁铁外部线圈所在位置磁场方向向下，且环面积越大，向下穿过的磁感线条数越多，由于2环面积大，抵消的磁感线条数较多，故图丙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为，C错误； D．图丁中与通电导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，线框中磁通量不变，不会产生感应电流，D正确。 故选D。 17．下列各图所描述的物理情境中，说法正确的是（　　） A．如图甲所示，如果长为、通过电流为的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为，则该处磁感应强度大小一定为 B．图乙是法拉第通过实验研究，发现了电流的磁效应 C．铜盘在磁场中按图丙所示方向转动产生感应电流 D．如图丁所示，右侧铁钉吸附小铁钉更多，说明右侧线圈中通过的电流大 【答案】C 【详解】A．若导线与磁场垂直，则，图中未指出导线与磁场的位置关系，则该处磁感应强度大小不一定为，故A错误； B．奥斯特通过实验研究，发现了电流的磁效应，故B错误； C．铜盘在磁场中按图丙所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故C正确； D．串联电路中电流处处相等，右侧铁钉磁性强是因为右侧线圈匝数多，故D错误。 故选C。 18．设想航天员在空间站利用下列装置进行高中物理实验，不可行的是（　　） A．用图甲中力传感器探究作用力与反作用力间的关系 B．用图乙中平抛仪探究平抛运动规律 C．用图丙中向心力演示器探究向心力表达式 D．用图丁中装置探究产生感应电流的条件 【答案】B 【详解】用力传感器研究作用力和反作用力的关系、向心力演示器探究向心力表达式、探究产生感应电流的条件均与重力无关，可以完成，而研究平抛运动的规律与重力有关，不能完成。 故选B。 19．关于下图中的四个物理情境，说法正确的是（　　） A．如图甲所示，由磁感线方向可知，通电直导线中的电流方向是向下的 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，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，根据右手螺旋定则结合磁感线方向可知，通电直导线中的电流方向是向上的，故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，故B错误； C．线圈运动过程中，磁通量不变，不会产生感应电流，故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，根据可知，穿过此线圈平面的磁通量减小，故D正确。 故选D。 20．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 。 21．如图所示，宽度为的足够长区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，正方形导线框的边长为，且，现让线框以速度匀速通过磁场区域，速度方向与磁场边界成角，则线框中有感应电流的时间等于（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】当线框一部分在磁场外、一部分在磁场中时，线框中由于磁通量发生变化而产生感应电流，进入与离开磁场过程时间均为 故产生感应电流的时间为 故选D。 22．如图所示，是一个竖直的导线框，全部处于磁感应强度为的水平方向的匀强磁场中，线框面积为，线框的总电阻为，边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度逆时针（俯视）匀速转动。以边与磁场方向的夹角为时（图示位置）为时刻，下列说法正确的是（　　） A．导线框中感应电动势的有效值为 B．导线框处于从图示位置转过角的位置时，其磁通量变化率为零 C．从图示位置转过角的过程中，导线框感应电动势的平均值为 D．从图示位置转过角的过程中，通过导线框横截面的电荷量为 【答案】BCD 【详解】A．导线框中产生的瞬时电动势的峰值是 此题，故有效值为，故A错误； B．导线框处于从图示位置转过角的位置时，线框平面与磁场方向垂直，通过线框的磁通量最大，但磁通量变化率最小为零，故B正确； C．感应电动势的平均值为，故C正确； D．导线框再转过60°时，导线框磁通量最大，电荷量为，故D正确； 故选BCD。 23．一、问题的提出 如图所示，条形磁体的N极或S极插入或抽出闭合线圈时，两种情况下电流表的指针发生了偏转，但两种情况下偏转方向不同，这说明感应电流的方向不同。那么感应电流的方向与哪些因素有关呢？ 二、实验原理 1.由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向。 2.通过实验，观察分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。 三、实验器材 条形磁体，螺线管， ，导线若干，干电池，滑动变阻器，开关，电池盒。 四、实验探究 1.探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系。 实验电路如图甲、乙所示。 结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏（指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的）。 2.探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向 （1）按如图所示连接电路，明确螺线管的 方向。 （2）按照控制变量的方法分别进行N极（S极）向下插入线圈和N极（S极）向上抽出线圈的实验。 ①条形磁体插入线圈，线圈内磁通量增大（如图甲、乙所示） 图号 磁体磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 甲 向下 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的 。 乙 向上 向下 ②条形磁体从线圈中抽出，线圈内磁通量减小（如图丙、丁所示） 图号 磁体磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 丙 向下 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的 。 丁 向上 向上 五、实验结论 1.甲、乙两种情况：当线圈内磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向 。 2.丙、丁两种情况：当线圈内磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向 。 3.结论：感应电流的磁场总是 原磁场磁通量的变化。 六、注意事项 1.确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用 法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。 2.电流表选用零刻度在 的灵敏电流计。 3.实验前设计好表格，并明确线圈的 方向。 4.完成一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。 【答案】 电流表 绕线 逆时针 顺时针 增加 顺时针 逆时针 减小 相反 相同 阻碍 试触 中间 绕线 【详解】略 24．(1)如图所示是研究电磁感应现象的实验装置： ①装置已经按如图所示连接好，在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，如果开关闭合后，再将A线圈迅速插入B线圈中，灵敏电流计指针将 （选填“向左”“向右”或“不”）偏转； ②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是 ； A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．滑动变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S (2)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时指针的偏转情况如图甲中所示，即电流从灵敏电流表G的左接线柱流进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁体的运动方向是向 （填“上”或“下”）；图丙中的条形磁体下端为 （填“N”或“S”）极。 【答案】(1) 向右 BD (2) 下 S 【详解】（1）①[1]已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。 ②[2]A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化知，磁通量应减小，插入铁芯时，B线圈中的磁通量增大，故A错误； B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确； C．变阻器的滑片向左滑动时，接入电路的电阻减小，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误； D．断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。 故选BD。 （2）[1][2]图乙中指针向左偏，可知感应电流的方向沿顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁体的磁场方向向上，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，磁通量增大，条形磁体向下插入；图丙中可知指针向右偏，则感应电流的方向是逆时针（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁体向上拔出，即磁通量减小，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，条形磁体的磁场方向向上，所以条形磁体上端为N极，下端为S极。 25．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平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 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．圆环在匀强磁场中向左平移，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．圆环在匀强磁场中绕轴转动，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B错误； C．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，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故C错误； D．根据条形磁铁的磁感应特征可知，圆环向条形磁铁N极平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D错误。 故选A 。 26．在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，当电流从“-”接线柱流入灵敏电流表，指针左偏：从“”或“”接线柱流入，指针右偏。如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间，则 (1)此时磁铁的运动状态是 （选填“向上拔出”、“静止”或“向下插入”）。 (2)只做以下改变，一定会增大图中电流表指针偏转角度的是_____（多选） A．磁铁静止，向上移动线圈 B．增大（1）中磁铁运动速度 C．将导线从接线柱移接至接线柱 D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外 【答案】(1)向上拔出 (2)BC 【详解】（1）由图可知，电表指针左偏，则感应电流从“-”极流入，感应电流在线圈内产生的磁场方向向下，根据楞次定律可知，与条形磁体在线圈位置产生的磁场方向相同，可知穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，此时磁铁的运动状态是向上拔出。 （2）A．磁铁静止，向上移动线圈，则产生的感应电流不一定增加，指针偏角不一定会增加，选项A错误； B．增大（1）中磁铁的速度，产生的感应电动势会增加，指针偏角会增大，选项B正确； C．减小电流计的量程，即将导线从接线柱G1移接到G0，可是电流计指针偏角变大，选项C正确； D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在线圈外，线圈中的感应电流不变，电流计指针偏角不变，选项D错误。 故选BC。 27．演示地磁场存在的实验装置由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成如图所示首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针 填：“有”或“无”偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针 填：“有”或“无”偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针 填：“有”或“无”偏转． 【答案】 有 无 无 【详解】判断有无感应电流的关键是判断磁通量是否发生变化．地磁场在北半球两个分量，水平分量南向北，竖直分量向下．线圈以竖直为轴转动，磁通量变化．东西移动，磁感应强度不变，与线圈平面夹角不变．磁通量不变．无感应电流．水平也是如此 【考点定位】地磁场的分布．感应电流产生的条件 第 1 页 共 21 页 学科网（北京）股份有限公司 $