2020学年高中物理第四章电磁感应课后提升作业一探究感应电流的产生条件

2020学年高中物理第四章电磁感应课后提升作业一探究感应电流的产生条件

课后提升作业 一 划时代的发现　探究感应电流的产生条件 ‎ ‎(40分钟　50分)‎ 一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)‎ ‎1.关于产生感应电流的条件,下列说法正确的是　(　　)‎ A.闭合电路在磁场中运动,闭合电路中就一定有感应电流产生 B.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,闭合电路中一定有感应电流产生 C.穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间,闭合电路中一定没有感应电流产生 D.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产生 ‎【解析】选D。产生感应电流的条件有两个:(1)闭合电路。(2)穿过电路的磁通量发生了变化。故D正确。‎ ‎2.如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是　(　　)‎ ‎【解析】选B。选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验。选项B是研究电磁感应现象的实验,观察导体在磁场中做切割磁感线运动时电流表指针偏转情况来判断是否产生感应电流。选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验。选项D是奥斯特实验,证明通电导线周围存在磁场。‎ ‎3.(多选)如图所示是用导线做成的圆形回路与一直导线构成的几种位置组合,下列组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中产生感应电流的是(图A、B、‎ C中直导线都与圆形线圈在同一平面内,O点为线圈的圆心,图D中直导线与圆形线圈平面垂直,并与其中心轴重合)　(　　)‎ ‎【解析】选B、C。通电直导线周围空间的磁场是非匀强磁场,磁感线是在垂直于导线的平面内以导线为中心的同心圆,离导线越远,磁感应强度越弱,所以A中磁通量、D中磁通量一直为零,没有感应电流产生,B中既有向里的磁通量,也有向外的磁通量,但直导线中有电流时,总磁通量不为零,切断直导线中电流时,磁通量变为零。C中线圈有向外的磁通量,切断直导线中电流时,磁通量变为零,B、C图回路中有感应电流产生,故B、C正确。‎ ‎4.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是　(　　)‎ A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化 C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化 D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化 ‎【解析】选D。产生感应电流的条件是只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流,本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化,并不满足产生感应电流的条件,都不正确。C选项中磁铁插入线圈时,虽有短暂电流产生,但未能及时观察,C项错误。在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量发生变化,产生感应电流,因此D项正确。‎ ‎5.(多选)如图为探究产生电磁感应现象条件的实验装置,下列情况中能引起电流计指针转动的是　(　　)‎ A.闭合开关瞬间 B.断开开关瞬间 C.闭合开关后拔出铁芯瞬间 D.闭合开关稳定后保持变阻器的滑动头位置不变 ‎【解题指南】解答本题时应注意以下两点:‎ ‎(1)产生感应电流的条件是闭合电路磁通量发生变化。‎ ‎(2)电路中的电流发生变化,会使线圈中的磁通量发生变化。‎ ‎【解析】选A、B、C。有感应电流产生,电流计指针才转动,选项A、B、C都可以使穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,而选项D不会产生感应电流,故本题选A、B、C。‎ ‎6.如图所示,闭合圆形导体线圈平行地放置在匀强磁场中,其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径,试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流 ‎(　　)‎ A.使线圈在纸面内平动或转动 B.使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动 C.使线圈以ac为轴转动 D.使线圈以bd为轴转动 ‎【解题指南】解答本题应注意以下两点:‎ ‎(1)只需使穿过闭合回路的磁通量发生变化,就能在回路中产生感应电流。‎ ‎(2)根据ΔΦ=B·ΔS知:只要回路相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0,则磁通量一定会改变,回路中一定有感应电流产生。‎ ‎【解析】选D。当线圈在纸面内平动或转动时,线圈相对磁场的正对面积始终为零,因此ΔS=0,因而无感应电流,A错;当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时,同样ΔS=0,也无感应电流产生,B错;当线圈以ac为轴转动时,线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零,回路中仍无感应电流,C错;当线圈以bd为轴稍做转动,则线圈相对磁场的正对面积发生了改变,因此在回路中产生了感应电流,D对。‎ ‎【补偿训练】‎ 如图所示,在纸面内放有一条形磁铁和一个圆线圈时,下列情况中能使线圈中产生感应电流的是　(　　)‎ A.将磁铁在纸面内向上平移 B.将磁铁在纸面内向右平移 C.将磁铁绕垂直纸面的轴转动 D.将磁铁的S极转向纸外,N极转向纸内 ‎【解析】选D。当在纸面内放有一条形磁铁和一个圆线圈时,圆线圈的磁通量为零,将磁铁在纸面内向上、向右平移,以及将磁铁绕垂直纸面的轴转动过程中,圆线圈的磁通量始终为零,磁通量没有变化,线圈中不能产生感应电流,A、B、C错;将磁铁的S极转向纸外,N极转向纸内的过程中,圆线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,D对。‎ 二、非选择题(14分。需写出规范的解题步骤)‎ ‎7.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 ‎【补偿训练】‎ ‎(2020郑州高二检测)如图所示,在边长为2l的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,有一边长为l的正方形导线框沿垂直磁场方向以速度v匀速通过磁场区域,从ab边刚进入磁场时开始计时(t=0):‎ ‎(1)试指出哪些时间段线框中有感应电流产生。‎ ‎(2)画出磁通量随时间变化的图象。‎ ‎【解析】(1)线框进入磁场的过程,在0～时间段内有感应电流产生;线框离开磁场过程,在时间段内有感应电流产生。‎ ‎(2)如图所示,图中磁通量最大值Φm=BS=Bl2。‎ 答案:见解析