高中物理人教版 (新课标)选修31 划时代的发现当堂检测题

1．(2011·山东高考)了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合史实的是(　　)

A．焦耳发现了电流热效应的规律

B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律

C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕

D．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动

解析：在电学的发展过程中，焦耳发现了电流的热效应，库仑总结出电荷间相互作用的计算公式——库仑定律，这两项符合物理学史的事实。在C项中，发现电流磁效应的是丹麦物理学家奥斯特；D项中，牛顿对伽利略的理想斜面实验合理外推得到的是物体在不受外力作用下将一直保持匀速直线运动或静止状态——牛顿第一定律。

答案：AB

2.如图1所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电直导线ef，已知ef平行于ab。当ef竖直向上平移时，电流产生的磁场穿过圆的磁通量将(　　)

A．逐渐增大     B．逐渐减小

C．始终为零      D．不为零，但保持不变               图1

解析：作出磁感线穿过圆的情况的俯视图，如图所示，根据磁场具有对称性可以知道，穿入圆的磁感线的条数与穿出圆的磁感线的条数是相等的。故选C。

答案：C

3.如图2所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环A所在的平面内画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外，则穿过B圆内的磁通量(　　)

A．为零       B．垂直向里

C．垂直向外      D．条件不足，无法判断                  图2

解析：由环形电流的磁感线分布可知，中间密，外部稀疏，所以穿过B圆的总磁通量是垂直纸面向里的，则选项B正确。

答案：B

4.如图3所示，能产生感应电流的是(　　)

A．磁铁向下运动

B．磁铁停在线圈中不动

C．磁铁向上运动                                             图3

D．只要有磁铁就一定有电流

解析：磁铁向上或向下运动时，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，A、C正确；磁铁停在线圈中不动时，线圈中磁通量不变，不产生感应电流，B、D错误。

答案：AC

5．如图4所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是

(　　)

图4

解析：利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是：靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱。所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流。B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流。C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进＞Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量ΦC减小为0，所以C中有感应电流产生。D中线圈的磁通量ΦD不为0，当电流切断后，ΦD最终也减小为0，所以D中也有感应电流产生。

答案：CD

6.绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按图5所示方法连接，G为电流计，则(　　)

A．开关S闭合瞬间，G的示数不为零

B．保持开关S闭合状态，G的示数不为零

C．保持开关S闭合，移动变阻器R0滑动触头的位置，G的示数为零     图5

D．断开开关S的瞬间，G的示数为零

解析：当线圈Ⅱ中的磁通量发生变化时，线圈Ⅰ中就产生感应电流，G的示数就不为零。形状S闭合、断开瞬间，移动变阻器R0的滑动触头都会引起线圈Ⅰ中磁场的变化，从而引起线圈Ⅱ所处磁场的变化而产生感应电流，故只有A正确。

答案：A

7.如图6所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点分别放置一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴。则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，         图6

下列判断正确的是                                                       (　　)

A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝Φc

B．Ba＞Bb＞Bc，Φa＜Φb＜Φc

C．Ba＞Bb＞Bc，Φa＞Φb＞Φc

D．Ba＞Bb＞Bc，Φa＝Φb＝Φc

解析：根据通电螺线管产生的磁场特点，Ba＞Bb＞Bc，由Φ＝BS，可得Φa＞Φb＞Φc，故C正确。

答案：C

8.在一空间有方向相反，磁感应强度大小均为B的匀强磁场，如图7所示，向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内，向内的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b(b＞a)的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。从某时刻起磁感应强度开始减小到，则此过程中该线圈磁通量        图7

的变化量的大小为(　　)

A.πB(b2－a2)       B．πB(b2－2a2)

C．πB(b2－a2)       D.πB(b2－2a2)

解析：计算磁通量Φ时，磁感线既有垂直纸面向外的，又有垂直纸面向内的，所以可以取垂直纸面向内的方向为正方向。初态线圈磁通量Φ1＝πB(b2－a2)－πBa2，末态线圈磁通量Φ2＝πB(b2－a2)－πBa2，因而磁通量的变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝πB(b2－2a2)，故此题选D。

答案：D

9.如图8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)将圆环以环上某点为支点竖起时，圆环中是否产生感应电流。

(2)将圆环在水平面上拉动时，圆环中是否产生感应电流。              图8

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，可由安培定则判断磁感线的分布特点。

(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。

答案：(1)产生感应电流　(2)产生感应电流

10.如图9所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm。现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处在O处，A线圈的半径为1 cm,10 匝；B线圈的半径为2 cm,1 匝；C线圈的半径为0.5  cm,1 匝，问：

(1)在B减为0.4  T的过程中，A和B中磁通量改变多少？                   图9

(2)在磁场转过30°的过程中，C中磁通量改变多少？

解析：(1)分析可知B与A线圈磁通量始终一样，故它们的改变量也一样，

ΔΦ＝(B2－B1)πr2＝－1.256×10－4 Wb。

所以A和B中磁通量都减少1.256×10－4 Wb。

(2)对C线圈，Φ1＝Bπr2，

当磁场转过30°时，Φ2＝B πr2cos 30°，

故Φ2－Φ1＝Bπr2(cos 30°－1)＝－8.4×10－6 Wb。

所以C中磁通量减少8.4×10－6 Wb。

答案：(1)均减少1.256×10－4 Wb

(2)减少8.4×10－6 Wb