2016-2017学年高二物理人教版选修3-2 第1-2 探究感应电流的产生条件) Word版含解析

2016-2017学年高二物理人教版选修3-2 第1-2 探究感应电流的产生条件) Word版含解析

绝密★启用前 ‎2.探究感应电流的产生条件 第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。‎ ‎1．关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是(　　)‎ A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流产生 B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流产生 C．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流 D．无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化，闭合电路中一定会有感应电流产生 ‎2．如图所示，在匀强磁场中的U形导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，以相同的速度v匀速向右滑动。为使ab中有感应电流产生，对开关S来说(　　)‎ A．断开和闭合都可以B．应断开 C．断开和闭合都不行D．应闭合 ‎3．下列情况能产生感应电流的是(　　)‎ A．如图甲所示，导体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 ‎4．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量。如图所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面。第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2。设先后两次通过线框的磁通量的变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则 (　　)‎ A．ΔΦ1>ΔΦ2　　 B．ΔΦ1＝ΔΦ2‎ C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定 ‎5．如图所示，矩形线框abcd位于通电直导线附近，且开始时与导线在同一平面，线框的两个边与导线平行。欲使线框中产生感应电流，下面做法可行的是()‎ A．线框向上移动 B．让ad边与导线重合，绕导线转过一个小角度 C．以bc边为轴转过一个小角度 D．以ab边为轴转过一个小角度 ‎6．一磁感应强度为B的匀强磁场，方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为(　　)‎ A．0　　　　　　　　 B．2BS C．2BScos θ D．2BSsin θ ‎7．如图所示，闭合铁芯有很好的防漏磁作用。在闭合铁芯上绕有两个线圈ab和cd，线圈ab与外部的电源、开关S、滑动变阻器组成串联电路，线圈cd与一灵敏电流表串联。则下列情况中线圈cd中有电流的是(　　)‎ A．开关S闭合或断开的瞬间 B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑 C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑 D．开关S始终闭合，滑动触头不动 ‎8．如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中一定能使圆盘中产生感应电流的是(　　)‎ A．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 B．圆盘以某一水平直径为轴匀速转动 C．圆盘在磁场中向右匀速平移 D．磁场均匀增加 第Ⅱ部分非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9．一水平放置的矩形线圈在条形磁铁S极附近下落，下落过程中，线圈平面保持水平，如图所示，位置Ⅰ和Ⅲ都靠近位置Ⅱ，则线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中，线圈内________感应电流产生；线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，线圈内________‎ 感应电流产生。(填“有”或“无”)‎ ‎10.如图所示，一带电小球A用绝缘细线悬挂，在水平面内做匀速圆周运动，其正下方有一导体环B放在绝缘水平地面上，圆环B的圆心位于悬点正下方。‎ ‎(1)将圆环以环边上某点为支点竖起时，圆环中（填“产生”或“不产生”）感应电流。‎ ‎(2)将圆环在水平面上拉动时，圆环中（填“产生”或“不产生”）感应电流。‎ ‎11.边长L＝10 cm的正方形线框固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面间的夹角θ＝30°，如图所示，磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)T，则第3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？ ‎ ‎12．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R，边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场区域，如图所示，从ab进入磁场开始计时。‎ ‎(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；‎ ‎(2)判断线框中有无感应电流。‎ ‎2.探究感应电流的产生条件 参考答案与解析 ‎1.【答案】D ‎【解析】只要穿过闭合回路的磁感线条数即磁通量发生变化，就一定会有感应电流，D正确 ‎2.【答案】D ‎【解析】ab、cd杆以相同的速度同向运动，相对静止，即abcd闭合回路的面积不变，磁通量不变，只有当开关闭合后，构成abNM闭合回路的磁通量发生变化，ab中才能产生感应电流，故A、B、C错，D正确。‎ ‎3.【答案】BD ‎【解析】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A错误；条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B正确；开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故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的磁场变化，螺线管B中磁通量变化，线圈中产生感应电流，故D正确。‎ ‎4.【答案】C ‎【解析】设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强。若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2；若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1＋Φ2，可知ΔΦ1<ΔΦ2，选项C正确。‎ ‎5.【答案】CD ‎【解析】通电导线周围的磁感线是以线上的点为圆心的一系列同心圆。A、B两种情况线圈中的磁感线条数不变，没有感应电流；C、D两种情况下的线圈中的磁感线条数变化，产生感应电流。‎ ‎6.【答案】C ‎【解析】开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BScosθ，后来穿过线圈平面的磁通量为Φ2＝－BScosθ，则磁通量的变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BScos θ。‎ ‎7.【答案】ABC ‎【解析】由题知，cd若要有感应电流，穿过cd的磁通量必须发生变化，而穿过cd的磁场是由线圈ab中电流引起的。当开关S闭合或断开的瞬间，ab中电流发生变化，cd中有感应电流，A正确；当开关S闭合，滑动触头向右或向左移动时，与ab相连的闭合电路的总电阻变化，由闭合电路欧姆定律知，流过ab的电流变化，cd中也有感应电流产生，B、C正确；若开关S始终闭合，滑动触头又不动，则ab电流不变，cd中就没有感应电流，D错误。‎ ‎8.【答案】BD ‎【解析】保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，故A错误；在磁场中匀速平移，不会使其磁通量发生变化，故不会有电磁感应现象，C错误；圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加，都会使圆盘中的磁通量发生变化，故有感应电流产生，B、D正确。‎ ‎9.【答案】有　有 ‎【解析】线圈在Ⅱ位置时磁通量为零，所以Ⅰ到Ⅱ磁通量减少，Ⅱ到Ⅲ磁通量增加，磁通量发生变化，都有感应电流产生。‎ ‎10.【答案】(1)产生　(2)产生 ‎【解析】带电小球做圆锥摆运动可等效为一环形电流，在空间产生磁场。‎ ‎(1)当圆环竖起时，穿过圆环的磁通量减少，由感应电流的产生条件知圆环中产生感应电流。 (2)当圆环被拉动时，穿过圆环的磁通量减少，圆环中产生感应电流。‎ ‎11.【答案】1.5×10－2Wb ‎【解析】第3 s内就是从2 s末到3 s末，2 s末的磁场的磁感应强度为B1＝(2＋3×2) T＝8 T，‎ ‎3 s末磁感应强度为B2＝(2＋3×3) T＝11 T，则有ΔΦ＝ΔBSsinθ＝(11－8)×0.12×sin 30° Wb＝1.5×10－2Wb。‎ ‎12.【答案】（1）如图 ‎（2）线框进入磁场阶段，有感应电流；线框在磁场中运动阶段，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，产生感应电流 ‎【解析】线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)‎ ‎、在磁场中运动阶段(ab、cd两边均在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)。‎ ‎(1)①线框进入磁场阶段：t为0～，线框进入磁场中的面积与时间成正比，即S＝lvΔt1，故Φ＝BS＝BlvΔt1，Δt1＝时，Φ＝Bl2；‎ ‎②线框在磁场中运动阶段：t为～，线框中的磁通量为Φ＝Bl2，保持不变，此过程 Δt2＝；‎ ‎③线框离开磁场阶段：t为～，线框中的磁通量均匀减小，即Φ＝Bl(l－vΔt3)＝Bl2－BlvΔt3，当t＝时，Δt3＝，Φ＝0‎ 因此，穿过线框的磁通量随时间的变化图象如图所示：‎ ‎ (2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中产生感应电流；线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中产生感应电流。‎