鲁科版 (2019)必修 第三册第2节 电磁感应现象及其应用课后测评

第5章　初识电磁场与电磁波

第2节　电磁感应现象及其应用

基础过关练

题组一　磁通量

1.关于磁通量,下列说法正确的是 (　　)

A.磁通量不仅有大小而且有方向,所以是矢量

B.磁通量越大,磁感应强度越大

C.穿过某一面积的磁通量为零,该处磁感应强度不一定为零

D.磁通量就是磁感应强度

2.磁通量可以形象地理解为“穿过某个面的磁感线的条数”。如图所示磁场中,S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈,穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0。下列判断正确的是              (　　)

A.Φ1最大 B.Φ2最大

C.Φ3最大 D.Φ1、Φ2、Φ3相等

3.如图所示,闭合线圈abcd水平放置,其面积为S,匝数为n,线圈与匀强磁场B的夹角为θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°,则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为              (　　)

A.0 B.BS C.nBS D.无法计算

题组二　电磁感应现象

4.(多选)如图所示,A、B两回路中各有一开关S1、S2,且回路A中接有电源,回路B中接有灵敏电流计,下列操作及相应的结果可能的是              (　　)

A.先闭合S2,后闭合S1的瞬间,电流计指针偏转

B.S1、S2闭合后,在断开S2的瞬间,电流计指针偏转

C.先闭合S1,后闭合S2的瞬间,电流计指针偏转

D.S1、S2闭合后,在断开S1的瞬间,电流计指针偏转

5.在如图所示的条件下,闭合的矩形线圈中能产生感应电流的是 (　　)

6.(2020浙江东阳中学高二月考)2019年1月3日,我国发射的“嫦娥四号”探测器成功软着陆月球背面的南极艾特肯盆地冯卡门撞击坑,完成了人类航天史的又一壮举。不久的将来中国人将真正实现飞天梦,进入那神秘的广寒宫。假如有一宇航员登月后,想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一只电流表和一个小线圈,则下列推断正确的是              (　　)

A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场的有无

B.将电流表与线圈组成闭合回路,如电流表无示数,则可判断月球表面无磁场

C.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表无示数,则可判断月球表面无磁场

D.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表有示数,则可判断月球表面有磁场

题组三　电磁感应现象的应用

7.(多选)现代生活使人们离不开各种磁卡,如银联卡、信用卡、购物卡及学生用的饭卡。下列关于磁卡工作原理的说法正确的是              (　　)

A.磁卡记录信息利用了电流的磁效应

B.磁卡读取信息利用了电流的磁效应

C.磁卡记录信息利用了电磁感应

D.磁卡读取信息利用了电磁感应

8.(多选)动圈式话筒和磁带录放机都应用了电磁感应现象。图甲是动圈式话筒的原理图,图乙分别是录放机的录、放原理图。由图可知              (　　)

A.话筒工作时,磁铁不动,音圈随膜片振动而产生感应电流

B.录放机放音时,变化的磁场在静止的线圈内激发起感应电流

C.录放机放音时,线圈中变化的电流在磁头缝隙中产生变化的磁场

D.录放机录音时,线圈中变化的电流在磁头缝隙中产生变化的磁场

能力提升练

题组一　磁通量的理解与计算

1.(2019山东师大附中检测,)如图所示,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,电流产生的磁场穿入圆面积的磁通量将              (　　)

A.逐渐增大 B.逐渐减小

C.始终为零 D.不为零,但保持不变

2. (2019安徽合肥第一六八中学检测,)如图所示,虚线框内有匀强磁场,1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环,分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量,则有              (　　)

A.Φ1>Φ2 B.Φ1=Φ2

C.Φ1<Φ2 D.无法确定

3.(2020福建厦门第一中学检测,)如图所示,n匝矩形线圈abcd的面积为S,O1O2经过ab和cd的中点,其左边有磁感应强度大小为B、方向垂直线圈平面向里的匀强磁场。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

(1)求穿过线圈的磁通量;

(2)若线圈从图示位置绕O1O2转过37°,求穿过线圈的磁通量的变化量大小;

(3)若线圈从图示位置绕O1O2转过180°,求穿过线圈的磁通量的变化量大小。

4.(多选)(2020安徽六安第一中学检测,)如图所示是等腰直角三棱柱,其中abcd面为正方形,边长为L,它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下列说法中正确的是              (　　)

A.通过abcd平面的磁通量大小为L2B

B.通过dcfe平面的磁通量大小为L2B

C.通过abfe平面的磁通量为零

D.通过整个三棱柱的磁通量为零

题组二　产生感应电流的条件

5.(2020广东高二期末,)如图所示,圆形线框在匀强磁场中所做的各种运动,能够产生感应电流的是              (　　)

6.(2020天津新华中学检测,)如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ。在下列过程中,一定能在回路里产生感应电流的是(0°<θ<90°)              (　　)

A.ab向右运动,同时使θ减小

B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小

C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B

D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角

答案全解全析

第2节　电磁感应现象及其应用

基础过关练

1.C　磁通量有大小和方向,但磁通量是标量,磁通量Φ的大小由B、S、θ共同决定,Φ与B是两个不同的概念。若平面与磁感线平行,则穿过该平面的磁通量为零,但该处的磁感应强度不为零。综上可知,选项A、B、D均错误,选项C正确。

2.A　磁通量表示穿过某个面的磁感线条数的多少,从题图中可看出穿过S1的磁感线条数最多,穿过S3的磁感线条数最少,故A正确。

3.B　设在初位置穿过线圈的磁通量为正,则在初位置Φ1=BS sin θ=BS,在末位置Φ2=-BS cos θ=-BS,则初、末位置磁通量的改变量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BS,故选B。

4.AD　回路A中有电源,当S1闭合后,回路中有电流,在回路的周围产生磁场,回路B中有磁通量,在S1闭合或断开的瞬间,回路A中的电流从无到有或从有到无,电流周围的磁场发生变化,从而使穿过回路B的磁通量发生变化,产生感应电动势,此时若S2是闭合的,则回路B中有感应电流,电流计指针偏转。所以选项A、D正确。

5.B　选项A、C中线圈内的磁通量始终等于零,D中磁通量不发生变化,故均没有感应电流,B中线圈内的磁通量一直发生变化,能产生感应电流,B正确。

6.D　直接将电流表放于月球表面,电流表未接入电路,不能产生感应电流,无法判断有无磁场,故A错误;将电流表与线圈组成回路,线圈不运动,磁通量不变,则线圈中不会有感应电流,所以电流表无示数,不能判断月球表面无磁场,故B错误;将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,若运动方向平行磁感线,回路中不会产生感应电流,则如电流表无示数,不能说明月球表面无磁场,故C错误;将电流表与线圈组成闭合回路,线圈沿某一方向运动,如电流表有示数,则说明线圈磁通量变化,可判断月球表面有磁场,故D正确。

7.AD　记录信息是将电信号转变为磁信号,即电流的磁效应,所以选项A对,C错;读取信息是将磁信号转变为电信号,即电磁感应,所以选项B错,D对。

8.ABD　由动圈式话筒可知,话筒工作时将声音信号转变为电信号,声音引起音圈振动产生感应电流,A正确;录音机放音时,将磁信号转变为电信号,录音时,将电信号转变为磁信号加以保存,B、D正确,C错误。

能力提升练

1.C　利用安培定则判断电流产生的磁场,作出俯视图如图所示。考虑到磁场具有对称性,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。

2.B　由题图知,穿过圆环1、2的磁感线条数相等,故Φ1=Φ2,B正确。

3.答案　(1)0.5BS　(2)0.1BS　(3)BS

解析　(1)根据Φ=BS可知:Φ1=B×0.5S=0.5BS。

(2)线圈绕O1O2转过37°时,穿过线圈的磁通量为:

Φ2=B×(0.5S cos 37°)=0.4BS,

磁通量的变化量大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=0.1BS。

(3)线圈绕O1O2转过180°后,穿过线圈的磁通量为Φ3=-B×0.5S=-0.5BS,磁通量的变化量大小为ΔΦ=|Φ3-Φ1|=BS。

4.BCD　abcd平面在垂直于B方向的投影面积S⊥=L2,所以Φ=BS⊥=L2B,A错误;dcfe平面与B的方向垂直,S=L2,所以Φ=L2B,B正确;abfe平面与B的方向平行,S⊥=0,Φ=0,C正确;整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线条数相等,抵消为零,所以Φ=0,D正确。

5.B　A图中,线框向右运动时,穿过线框的磁通量不变,不会产生感应电流,A错误;B图中,线框绕OO'转动时,磁通量不断变化,会产生感应电流,B正确;C图中,线框绕O点转动时,磁通量不变,不会产生感应电流,C错误;D图中,线框绕OO'转动时,磁通量始终为零,不会产生感应电流,D错误。

6.A　设开始时闭合回路的面积为S,根据题意可知穿过该回路的磁通量表达式为Φ=BS cos θ。A选项中S增大,θ减小,cos θ增大,则Φ增大,回路中能产生感应电流,选项A正确。B选项中磁感应强度B减小,θ减小,cos θ增大,则Φ可能不变,故B选项错误。C选项中S减小,B增大,Φ也可能不变,故C错误。D选项中S增大,B增大,θ增大,cos θ减小,Φ也可能不变,故D错误。