高中人教版 (2019)3 电磁感应现象及应用课时训练

电磁感应现象及应用

(15分钟·30分)

一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)

1.下列属于电磁感应现象的是 (　　)

A.通电导体周围产生磁场

B.通电线圈对周围小磁针有力的作用

C.由于导体自身电流发生变化,在回路中产生感应电流

D.电荷在磁场中定向移动形成电流

【解析】选C。根据引起感应电流的原因的五类情况可知,导体中自身电流变化在回路中产生感应电流的现象为电磁感应现象,C正确。

2.一个闭合线圈中没有产生感应电流,因此可以得出 (　　)

A.此时该处一定没有磁场

B.此时该处一定没有磁场的变化

C.闭合线圈的面积一定没有变化

D.穿过线圈平面的磁通量一定没有变化

【解析】选D。感应电流的产生条件是闭合线圈的磁通量发生变化,闭合线圈中没有感应电流产生可能线圈始终与磁场平行,故A错误;感应电流的产生条件是闭合线圈的磁通量发生变化,磁通量的变化可以由磁场引起,也可以由线圈的面积的变化引起,闭合线圈中没有感应电流产生,不能判断出此处一定没有磁场的变化或没有面积的变化,故B、C错误;没有电流只能说明穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化。故D正确。

3.如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是 (　　)

A.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动

B.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动

C.线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动

D.线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动

【解析】选C。四种情况中初始位置线框均与磁感线平行,磁通量为零,线圈按A、B、D三种情况移动后,线框仍与磁感线平行,磁通量保持为零不变,线框中不产生感应电流;C中线圈转动后,穿过线框的磁通量不断发生变化,所以产生感应电流,C项正确。

4.下列选项中能产生感应电流的是 (　　)

【解析】选B。A项中线圈没有闭合,有感应电动势,但无感应电流产生,C项中穿过线圈的磁通量始终为零,不发生变化,D项中,线圈在匀强磁场中平动,穿过线圈的磁通量不变化,故A、C、D错误;B项中,闭合回路的面积增大,穿过回路的磁通量增大,有感应电流产生,故B正确。

【加固训练】

　　如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是 (　　)

【解析】选B。A中线框的磁通量没有变化,因此没有感应电流,A错误;B中线框转动,线框中磁通量变化,有感应电流,B正确;C、D中线圈平面和磁场方向平行,没有磁通量,更没有磁通量的变化,C、D错误。

二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)

5.如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在垂直纸面向里的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时刻,磁感应强度为B0,此时刻MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下B与t的关系式。

【解析】要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过线框平面的磁通量不发生变化,在t=0时刻,穿过线框平面的磁通量Φ1=B0S=B0l2

设t时刻的磁感应强度为B,此时刻磁通量为

Φ2=Bl(l+vt)

由Φ1=Φ2得B=   。

答案:见解析

(10分钟·20分)

6.(6分)(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中可能的是              (　　)

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

【解析】选A、D。回路A中有电源,当S1闭合后,回路中有电流,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,产生的磁场发生变化,从而使穿过回路B的磁通量发生变化,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。

【加固训练】

　　(多选)闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动,则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是 (　　)

【解析】选A、B。A图中,图示状态Φ=0,转至90°过程中Φ增大,因此磁通量发生变化;B图中离直导线越远磁场越弱,磁感线越稀,所以当线圈远离导线时,线圈中磁通量不断变小;C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚,在图示位置,线圈中的磁通量为零,在向下移动过程中,线圈的磁通量一直为零,磁通量不变;D图中,随着线圈的转动,B与S都不变,B又垂直于S,所以Φ=BS始终不变,故选项A、B正确。

7.(14分)我国的探月卫星在进入近地点的地月转移轨道时,假设卫星中有一边长为50 cm的正方形导线框,由于卫星的姿势由水平方向转至竖直方向,此时地磁场磁感应强度B=4×10-5 T,方向如图所示。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)问:

(1)该过程中磁通量的改变量是多少?

(2)该过程导线框中有无感应电流?

【解析】(1)设导线框在水平位置时导线框平面的法线方向竖直向上,则穿过导线框的磁通量:

Φ1=BS cos 53°=6.0×10-6 Wb

当导线框转至竖直位置时,导线框平面的法线方向水平向右,与磁感线所成的角为143°,穿过导线框的磁通量:Φ2=BS cos 143°=-8.0×10-6 Wb

该过程磁通量的改变量:

|ΔΦ|=|Φ2-Φ1|=1.4×10-5 Wb。

(2)因为该过程穿过闭合导线框的磁通量发生了变化,所以一定有感应电流。

答案:(1) 1.4×10-5 Wb　(2)有

【加固训练】

　　如图所示,垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内,闭合线圈由位置1穿过虚线框运动到位置2,线圈在运动过程中什么时候有感应电流,什么时候没有感应电流?为什么?

【解析】当线圈向右移动,进入磁场的过程中,穿过线圈的磁通量增大,故产生感

应电流。当完全进入时,穿过线圈的磁通量不变,则不产生感应电流。当离开磁

场时,磁通量减小,产生感应电流。

答案:见解析