高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步3 电磁感应现象及应用练习

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题组一 认识电磁感应现象
1.(2024北京一六一中学月考)下列现象中,属于电磁感应现象的是( )
A.通电线圈在磁场中转动
B.闭合线圈在磁场中运动而产生电流
C.磁铁吸引小磁针
D.小磁针在通电导线附近发生偏转
题组二 探究感应电流产生的条件
2.(经典题)(2024湖北随州期中)某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象,下列说法中正确的是( )

A.在甲图中,AB导线上下运动时,发现有感应电流产生
B.乙图中,将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中,穿过线圈的磁通量的变化量相同
C.丙图中,闭合开关S后,将滑片P向右移动的过程中,由于导线没有做切割磁感线的运动,故没有感应电流产生
D.丙图中,闭合开关S后,当滑片P向左减速移动的过程中,穿过线圈B的磁通量减少,当滑片P向左加速移动的过程中,穿过线圈B的磁通量增加
题组三 感应电流有无的判断
3.(教材习题改编)如图所示,闭合矩形线圈位于通电长直导线附近,线圈与导线在同一平面内,线圈的两个边与导线平行。以下哪种情况,线圈中有感应电流产生( )
A.在图示平面内,线圈往上平移(线圈与导线间距离不变)
B.在图示平面内,线圈往下平移(线圈与导线间距离不变)
C.线圈以长直导线为轴转动(转动过程中二者距离保持不变且始终在同一平面内)
D.线圈和导线都不动,导线中的电流I逐渐增大或减小
4.(2023江苏苏州新草桥中学月考)为寻找“磁生电”现象,英国物理学家法拉第在1831年把两个线圈绕在同一个软铁环上(如图所示),一个线圈A连接电池E和开关S1,另一个线圈B连接开关S2,并在其中一段直导线正下方放置一小磁针。闭合开关S1、S2前,小磁针静止且与直导线平行。则下列说法正确的是( )
A.先闭合S1,再闭合S2,小磁针偏转了一下,最终复原
B.先闭合S1,再闭合S2,小磁针偏转了一下,并一直保持这种偏转状态
C.先闭合S2,再闭合S1,小磁针偏转了一下,最终复原
D.先闭合S2,再闭合S1,小磁针偏转了一下,并一直保持这种偏转状态
5.(2024江苏常州期中)闭合金属线圈或线框在磁场中运动的情境如图所示,有关线圈或线框中磁通量变化或产生感应电流的说法中,正确的是( )
①甲图,线框从P向右平移穿过匀强磁场区域到达Q的过程中,线框中始终有感应电流
②乙图,磁感线平行于纸面,垂直纸面的线圈从P到Q的过程中,线圈中有感应电流
③丙图,线圈从磁铁的上端M处到达下端N处的过程中,线圈中磁通量先减小后增大
④丁图,与通电直导线在同一平面内的线框远离直导线的过程中,线框中有感应电流
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
6.(2024山东济宁期中联考)地下电缆方向及深度探测装置示意图如图所示,圆形金属线圈可沿水平面不同方向运动,若水平地面Oxy下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线,P、M和N为地面上的三点,线圈圆心P点位于导线正上方,MN平行于y轴,PN平行于x轴,P、Q关于导线上下对称。则( )
A.电流I在P、Q两点产生的磁感应强度相同
B.线圈沿y方向加速运动时将产生感应电流
C.线圈从图中位置运动到N点过程中将产生感应电流
D.线圈从N点沿直线加速运动到M点过程中将产生感应电流
7.(2024江苏常州期中)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。当t=0时,磁感应强度大小为B0,此时MN到达的位置恰好使MDEN为边长为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应该怎样随时间t变化,下列关系式中正确的是( )
A.B=B0ll+vt B.B=B0lvt C.B=B0l2(vt)2 D.B=B0l2(l+vt)2
题组四 电磁感应现象的应用
8.(2024湖北黄冈中学月考)在我国南海上有一浮桶式灯塔,其结构如图所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),其内部为产生磁场的磁体,磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对于磁体沿竖直方向上下运动,线圈与塔灯相连,下列说法正确的是( )
A.该装置的工作原理是电流的磁效应
B.当海面无波浪时,该塔灯能够发光
C.当海面有波浪时,该塔灯无法发光
D.圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等
9.我国自主生产的汽车中配置了一种先进的制动系统——防抱死制动系统(ABS)。它有一个自动控制刹车系统的装置,原理如图,铁质齿轮P与车轮同步转动,它的右侧有一个绕有线圈的磁体,M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时,线圈中会产生感应电流。则下列有关ABS的说法正确的是( )
A.汽车防抱死制动系统(ABS)正常工作时,汽车车轮一直在滑动
B.齿轮P从图示位置沿顺时针方向转过α角的过程中,穿过线圈的磁通量增大
C.当汽车静止时,齿轮被磁化,穿过线圈的磁通量最大,线圈中产生的感应电流最大
D.当齿轮靠近线圈时被磁化,使穿过线圈的磁通量增大,线圈中产生感应电流
答案与分层梯度式解析
3 电磁感应现象及应用
基础过关练
1.B 通电线圈在磁场中转动是由于受到磁场力的作用,不是电磁感应现象,A错误;闭合线圈在磁场中运动时,若穿过闭合回路的磁通量发生变化,回路中会产生感应电流,是电磁感应现象,B正确;磁铁吸引小磁针属于磁现象,不是电磁感应现象,C错误;小磁针在通电导线附近发生偏转属于电流的磁效应,不是电磁感应现象,D错误。
2.B 题图甲中,AB导线上下运动时,没有切割磁感线,穿过闭合回路的磁通量没有变化,所以没有感应电流产生,A错误;题图乙中,将条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中,穿过线圈的磁通量的变化量相同,B正确;题图丙中,闭合开关S后,将滑片P向右移动的过程中,电路中的电流发生变化,则线圈中的磁通量发生了变化,所以有感应电流产生,C错误;题图丙中,闭合开关S后,滑片P向左减速移动或加速移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻均减小,电流均增大,穿过线圈B的磁通量均增加,D错误。
3.D 导线中的电流保持不变,线圈在图示平面内向上或向下平移,或者以长直导线为轴转动时,穿过线圈的磁通量不变,矩形线圈中不会产生感应电流,A、B、C不符合题意;线圈和导线在图示平面内保持不动,导线中的电流逐渐增大或减小时,穿过线圈的磁通量会发生变化,矩形线圈中会产生感应电流,D符合题意。
4.C 先闭合S1,再闭合S2,线圈B中磁通量不变,不会产生感应电流,小磁针不动,故A、B错误;先闭合S2,再闭合S1,闭合线圈B中磁通量增加,线圈B中产生感应电流,小磁针在通电导线周围会偏转一下,线圈A所在的电路稳定后,线圈B中磁通量不变,无感应电流,小磁针复原,故C正确,D错误。
5.D 题图甲中,线框从P进入匀强磁场区域过程中,穿过线框的磁通量发生变化,有感应电流,从线框完全进入磁场区域至线框右侧到达磁场右边界的过程中,穿过线框的磁通量不会发生变化,没有感应电流,故①错误;题图乙中,垂直纸面的线圈从P到Q的过程中,穿过线圈的磁通量减小,线圈中有感应电流,故②正确;题图丙中,线圈从磁铁的上端M处到达下端N处的过程中,穿过线圈的磁感线先变多后变少,线圈中磁通量先增大后减小,故③错误;题图丁中,与通电直导线在同一平面内的线框远离直导线的过程中,穿过线框的磁通量减小,线框中有感应电流,故④正确。选D。
6.C 根据安培定则判断可知,电流I在P处和Q处产生的磁感应强度方向相反,故A错误;线圈沿y方向运动,线圈始终在长直导线的正上方,穿过线圈的磁通量始终为零,故线圈中不会产生感应电流,B错误;通有恒定电流的直导线产生的磁场具有对称性,故线圈在P点时的磁通量为零,而线圈在N点时的磁通量不为零,故线圈从P点到N点的过程中磁通量发生了变化,将产生感应电流,C正确;由于MN平行于y轴,电流I也平行于y轴,线圈从N点沿直线加速运动到M点过程中,穿过线圈的磁通量始终不变,则不会产生感应电流,故D错误。
7.A 金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动时,为使MN棒中不产生感应电流,必须使穿过MDEN回路的磁通量保持不变。在t=0时刻,穿过闭合回路的磁通量Φ1=B0S=B0l2,t时刻穿过闭合回路的磁通量Φ2=Bl(l+vt),由Φ1=Φ2得B=B0ll+vt,故选A。
8.D 圆形线圈随波浪相对于磁体沿竖直方向上下运动,回路中产生感应电流,该装置的工作原理是电磁感应现象,A错误;当海面无波浪时,线圈没有相对于磁体上下运动,则线圈没有切割磁感线,回路中没有感应电流,该塔灯无法发光,B错误;当海面有波浪时,线圈相对于磁体上下运动,线圈切割磁感线,回路中有感应电流,塔灯可以发光,C错误;根据对称性可知,圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等,D正确。
9.D 汽车防抱死制动系统(ABS)正常工作时,不停地刹车、放松,类似机械的“点刹”,能防止汽车紧急刹车时因车轮被抱死而方向失控发生侧滑,A错误;齿轮P从图示位置沿顺时针方向转过α角的过程中,穿过线圈的磁通量先减小,后增大,B错误;当汽车静止时,齿轮被磁化,穿过线圈的磁通量不变,线圈中没有感应电流,C错误;当齿轮靠近或远离线圈时被磁化,穿过线圈的磁通量增大或减小,线圈中产生感应电流,D正确。1.B
2.B
3.D
4.C
5.D
6.C
7.A
8.D
9.D