人教版（2019）高中物理必修三专题15 电磁感应现象及应用

专题15 电磁感应现象及应用

1.(2020-2021学年·华东师范大学附属中学高二月考)线圈从磁铁上方由位置1经位置2平移到3的过程中，穿过线圈的磁通量(　　)

A.不变，没有感应电流

B.先减小后增大，一直有感应电流

C.先增大后减小，一直有感应电流

D.在位置2为零，此时没有感应电流

【答案】　B

【解析】　由条形磁铁磁感线分布可知，线圈在位置1有磁感线穿，在位置2线圈平面与磁感线平行即磁通量为0，在位置3有磁感线穿过，线圈从磁铁上方由位置1经位置2平移到3的过程中，穿过线圈的磁通量先减小后增大，且在经位置2时线圈的磁通量仍在变化，此时仍有感应电流，故A、C、D错误，B正确。

2.(2020-2021学年·四川师大附中高二月考)如图所示，正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场中： A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad 边向外)，D向上平动(D线圈有个缺口)。则线圈中能产生感应电流的是(　　)

A.A线圈   B.B线圈

C.C线圈   D.D线圈

【答案】　BC

【解析】　线框向右运动时，虽然切割磁场感应线运动，穿过线框的磁通量没有变化，不会产生感应电流，故A错误；线框向下运动时，垂直于磁感线运动做切割磁感线，穿过的磁通量减小，因此会产生感应电流，故B正确；线框绕轴转动，穿过的磁通量发生变化，因此会产生感应电流，故C正确；线框向纸上平动的过程中，导致磁通量发生变化，因此线框产生感应电动势；由于D框中有一个缺口，不是闭合回路，所以不能产生感应电流，故D错误。

3.(多选)(2020-2021学年·安徽池州一中高二期中)某实验装置如图所示，在铁芯P上绕有两个线圈A和B，如果线圈A中电流i与时间t的关系有甲、乙、丙、丁四种情况，如图所示，则在t1～t2这段时间内，能在线圈B中产生感应电流的是(　　)

A.甲   B.乙 

C.丙   D.丁

【答案】　BCD

【解析】　根据产生感应电流的条件，即闭合线圈磁通量发生变化。A中电流不变，即A中产生磁场的磁感应强度不变，线圈B中不会产生感应电流；B、C、D中电流发生改变，B、C、D中产生磁场的磁感应强度发生变化，线圈B中产生感应电流，B、C、D正确。

4.(多选)(2020-2021学年·安徽肥东县二中高二期中)如图，把矩形线圈放在匀强磁场中(匀强磁场范围足够大)，A图中线圈以对角线交点O为中心在图示平面内转动，B图中线圈以对角线为轴转动，C图中线圈以ad边为轴转动，D图中线圈以ab边为轴转动，这四种情况可使线圈中产生感应电流的是(　　)

【答案】　BD

5.(多选)(2020-2021学年·安徽蚌埠二中高二月考)如图所示，开始时矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，若要使线圈产生感应电流，则下列方法中可行的(　　)

A.以ab为轴转动  　 B.以OO′为轴转动

C.以ad为轴转(小于60°)  　 D.以bc为轴转(小于60°)

【答案】　ABC

【解析】　以ab边为轴转动，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故A正确；以OO′为轴转动，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故B正确；以ad边为轴转动(小于60°)，穿过线圈的磁通量从Φ＝B减小到零，有感应电流产生，故C正确；以bc边为轴转动(小于60°)，穿过线圈的磁通量为：Φ＝B，保持不变，没有感应电流产生，故D错误。

6.(2020-2021学年·湖南长郡中学高二月考)下图中金属圆环均带有绝缘外皮，A项中直导线与圆环在同一平面内，B项中直导线与环面垂直，C项中直导线在圆环水平直径正上方且与直径平行，D项中直导线与圆环接触且与圆环直径重合，当电流增大时，环中有感应电流的是(　　)

【答案】　A

【解析】　图A中电流变化，线圈中磁通量变化，线圈中有感应电流，故A正确；图B中线圈平面与电流产生的磁感线平行，因此回路中磁通量始终为零，没有感应电流，故B错误；图C、D中线圈回路中磁通量均为零，故都没有感应电流，故C、D错误。

7.(2020-2021学年·四川蓬南中学高二月考)如图所示，圆形闭合线圈处于匀强磁场中，磁感线与线圈平面平行，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径。以下情形中线圈中能产生感应电流的是(　　)

A.使线圈以ac为轴转过60°

B.使线圈以bd为轴转过60°

C.使线圈沿垂直纸面向外平动

D.使线圈在线圈平面内平动或在线圈平面内绕线圈中心点转动

【答案】　B

【解析】　当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS始终为零，回路中将无感应电流产生，选项A错误；当线圈以bd为轴转动60°的过程中，线圈相对磁场的正对面积发生了改变，磁通量变化，因此在回路中能产生感应电流，选项B正确；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，磁通量不变，因而无感应电流产生，选项C错误；当线圈在线圈平面内平动或在线圈平面内绕线圈中心转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，磁通量不变，因此无感应电流产生，选项D错误。

8.(2020-2021学年·凤阳县二中高二月考)如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是(　　)

A.保持开关闭合   B.开关闭合瞬间

C.开关断开瞬间   D.移动变阻器滑片

【答案】　A

【解析】　开关闭合状态下，线圈中电流恒定，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，电流表指针不会发生偏转，故A正确；当开关接通的瞬间、开关断开的瞬间或者移动变阻器滑片时，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转，故B、C、D错误。

9.(2020-2021学年·晋中市和诚高二月考)如图所示，线圈abcd水平向右穿过磁场区域B时，在以下情况中，线圈中有感应电流产生的是(　　)

A.整个线圈在磁场中上、下平动时

B.整个线圈都在磁场中左右平动

C.线圈离开磁场的过程中

D.线圈进入磁场后在它所在的平面内绕a点所在垂直于纸面的轴旋转

【答案】　C

【解析】　整个线圈都在磁场中上下平动时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，A错误；整个线圈都在磁场中左右平动时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，B错误；线圈离开磁场的过程中，磁通量减小，有感应电流产生，C正确；线圈进入磁场后在它所在的平面内绕a点旋转时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，D错误。

10.(2020-2021学年·攀枝花市十五中高二期中)如图所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线框中不能产生感应电流的是(　　)

A.导线中的电流变大

B.线框以PQ为轴转动

C.线框向右平动

D.线框以AB边为轴转动

【答案】　B

【解析】　导线中电流强度变大，磁场增大，线框中的磁感应强度增大，故磁通量增大，可以产生感应电流，故A错误；线框以直导线PQ为轴转动，由于直导线的磁感线为以导线为圆心的同心圆，故穿过线框的磁通量不变化，则没有产生感应电流，故B正确； 线框向右运动时，线框所在处的磁场变小，磁通量变小，故能产生感应电流，故C错误；线框以AB边为轴转动，则线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，选项D错误。

11.(2020-2021学年·湖南衡阳八中高二期末)下列情况不能产生感应电流的是(　　)

A.如图甲所示，导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度ω转动时

B.如图乙所示，导体框在匀强磁场中向右加速运动时

C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关闭合或断开时

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，当改变滑动变阻器阻值时

【答案】　B

【解析】　当闭合回路中磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。如图甲所示，导体棒Oc以O点为轴在导轨ab上以角速度ω转动时，切割磁感线，产生感应电流，故A正确，不符合题意；如图乙所示，导体框在匀强磁场中向右加速运动时，闭合回路磁通量不变，不会产生感应电流，故B错误，符合题意；如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关闭合或断开时，原电流变化，原磁场变化导致穿过B的磁通量变化，产生感应电流，故C正确，不符合题意；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，当改变滑动变阻器阻值时，原电流变化，原磁场变化导致穿过B的磁通量变化，产生感应电流，故D正确，不符合题意。

12.(2020-2021学年·河南安阳一中高二月考)(多选)如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴。一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，则(　　)

A.当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量为零

B.当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量向里

C.在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量一直减少

D.在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量先减少后增加

【答案】　AD

【解析】　正方形闭合回路运动到关于OO′对称的位置时，穿过回路的两个方向相反的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，故穿过回路的磁通量为零，选项A正确，B错误；正方形闭合回路在从左边磁场运动到右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量先减少后增加，选项C错误，D正确。

二．非选择题

13.(2020-2021学年·毕节市实验中学高二期中)在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示。它们是： ①电流计、②直流电源、③带铁芯(图中未画出)的线圈A、④线圈 B 、⑤电键、⑥滑动变阻器

(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。

(2)实验表明，当穿过闭合回路的________发生变化时，闭合电路中就会有电流产生。

(3)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出两种方法：

①____________________________________________________________；

②_____________________________________________________________。

【答案】　(1)图见解析　(2)磁通量　(3)①断开或闭合开关　②闭合开关后移动滑动变阻器的滑片

【解析】　(1)实物连线如图：

(2)实验表明，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合电路中就会有电流产生。

(3)使线圈B中有感应电流产生的两种方法：①断开或闭合开关；②闭合开关后移动滑动变阻器的滑片。

14.(2020-2021学年·浙江舟山中学高二期末)在《探究感应电流方向的规律》实验中

(1)用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。如图(1)所示实验表明，如果电流从负接线柱流入指针将向________偏转(填左或右)。

(2)观察如图(2)所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为________(填顺时针或逆时针)。

(3)用如图(3)所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，则线圈中感应电流产生的磁场的方向________(填向上或向下)。用电流表观察感应电流的方向，然后判断感应电流的磁场方向，得到如下实验记录。

由此得出下列判断中正确的是(　　)

A.感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反

B.感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同

C.磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反

D.磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反

【答案】　(1)左　(2)顺时针　(3)向上　C

【解析】　(1)根据电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“＋”接线柱流入电流表时，指针向右偏转；如果电流从负接线柱流入指针将向左偏转。

(2)如题目图(2)所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为顺时针。

(3)用如题目图(3)所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，那么从上向下看电流的方向顺时针，根据安培定则，则线圈中感应电流产生的磁场的方向向下。由表中实验信息可知：当磁铁向上运动时，穿过闭合回路的磁通量减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同；当磁铁向下运动时，穿过闭合回路的磁通量增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故A、B、D错误，C正确。

15.(2020-2021学年·山东泰安一中高二期末)为探究影响感应电流方向的因素，几位同学做了如下的实验。

(1)小李同学选用图甲中的器材模仿法拉第的实验进行探究

①为了保证实验现象明显，电源选用________，电表选用________(填写器材前的代码)。

A.低压直流电源

B.低压交流电源

C.220 V交流电源

D.灵敏电流计

E.0～0.6 A量程的电流表

F.0～0.6 V量程的电压表

②请在实物图中，用笔画线代替导线将电路补充完整。

甲

③实验过程中，记录的实验现象如下表所示，观察四项实验结果，能够得出结论，产生感应电流的条件与________的变化有关？(选填“A”“B”或“C”)

A.磁场　　　B.电场　　　C.闭合导体回路包围的面积

(2)小张同学用导轨、导体棒、电表、导线组成图乙所示的电路，整个电路处于垂直导轨的磁场中，当导体棒在金属导轨上向右移动时，电表中有电流，得出结论，产生感应电流的条件与________的变化有关？(选填“A”“B”或“C”)

A.磁场　　　B.电场　　　C.闭合导体回路包围的面积

依据小李和小张两位同学的实验得出结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。

(3)小任同学根据感应电流产生的条件，想利用摇绳发电。如图丙所示，把一条大约10 m长电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合导体回路。两个同学迅速摇动这条电线，沿________方向站立时，发电的可能性比较大。(选填“东西”“南北”)。

【答案】　(1)①A　D　②图见解析　③A　(2)C　(3)东西

【解析】　(1)①探究感应电流产生的条件是通过开关的闭合与断开，滑动变阻器的滑动等方式改变流过A螺旋管的电流，从而让B线圈产生感应电流，故电源只需要低压直流电源就能满足要求，而不需要选低压交流电源让电流本身发生变化，则电源应选A；感应电流的产生比较微弱，电流方向需要根据指针偏转判断，则电流表选指针在中央的灵敏电流计最合适，故选D。

②A线圈为通电的电路，B线圈为产生感应电流的回路，连接电路图如图所示

③根据四个操作可总结得到，开关的断开与闭合、闭合开关后移动滑动变阻器的滑片都改变了流过A线圈的电流大小，从而使得穿过B线圈的磁场变化，则产生感应电流的条件与磁场的变化有关，故A正确，B、C错误。

(2)导体棒在金属导轨上向右移动切割磁感线，匀强磁场恒定，但引起了回路所围磁场的有效面积的增大，从而使得磁通量变大而产生感应电流，故产生感应电流的条件与闭合导体回路包围的面积的变化有关，故C正确，A、B错误。

(3)用跳绳构成闭合回路切割地磁场的磁感线，能够产生感应电流，因地磁场在地球外部是由南向北，有竖直方向的分量，跳绳垂直切割磁感线能产生最大的感应电流，则沿东西方向站立时，发电的可能性比较大。

16.(2020-2021学年·山西平遥中学高二月考)(1)在“研究电磁感应现象”的实验中：为了研究感应电流的方向，图中滑动变阻器和电源的连线已经画出，请将图中实物连成实验所需电路图。

(2)线圈A放在B中不动，在突然接通S时，B线圈中产生的感应电流方向与A线圈中的电流方向________(填“相同”或“相反”或“无电流”)。

(3)连接好实验线路后，闭合开关，发现电流计的指针向左偏，则在闭合开关后，把螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将向________偏转(填“向左”“向右”或“不”)。

(4)闭合开关后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，电流表指针将向________偏转(填“向左”“向右”或“不”)。

【答案】　(1)图见解析　(2)相反　(3)向左　(4)向右

【解析】　(1)连接电路如图

(2)突然接通S后，A线圈中的磁通量增大，根据楞次定律可知B线圈中感应电流产生的磁场应阻碍A线圈中磁通量的增大，所以B线圈中产生的感应电流方向与A线圈中的电流方向相反。

(3)闭合开关，B线圈中磁通量增大，电流表指针向左偏转，把螺线管A插入螺线管B的过程中，磁通量增大，所以电流表指针向左偏转。

(4)线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，电流减小，线圈B中磁通量减小，电流表指针向右偏转。

17.(2020-2021学年·安徽肥东县二中高二期中)我们可以通过以下实验，来探究产生感应电流的条件

(1)给岀的实物图中，请用笔画线代替导线补全实验电路。

(2)接好电路，闭合开关瞬间，电流表指针________(填“偏转”或“不偏转”)。

(3)电路稳定后，电流表指针________(填“偏转”或“不偏转”)；迅速移动滑动变阻器的滑片，电流表指针________(填“偏转”或“不偏转”)。

(4)根据以上实验可得：产生感应电流的条件________。

【答案】　(1)图见解析　(2)偏转　(3)不偏转　偏转　(4)闭合回路磁通量发生变化

【解析】　(1)通过对电路分析可知：线圈B是用来检测感应电流的，故电流计要和B构成闭合回路；滑动变阻器的作用是用来改变A线圈电流大小，故要采取限流接法，综上所述，连线如图。

(2)接好电路，合上开关瞬间，由于A线圈电流的变化，导致穿过B线圈磁通量的变化，从而使线圈B产生感应电流，电流表指针偏转。

(3)电路稳定后，虽然B线圈有磁场，但磁通量没有变化，不能产生感应电流，所以电流计不偏转。迅速移动滑动变阻器的滑片，由于A线圈电流变化导致B线圈磁通量的变化，从而使线圈B产生感应电流，电流表指针偏转。

(4)根据(2)(3)可得：产生感应电流的条件：闭合回路磁通量发生变化

18.(2020-2021学年·西藏山南二中高二月考)(1)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。

(1)①将图中所缺的导线补接完整。

②如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下，那么合上开关后可能出现的情况有：

A.将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________。

B.线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针________。

(2)某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置， 在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的。要避免电击发生，在拆除电路前应________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。

【答案】　(1)①图见解析　②向右偏转一下　向左偏转一下　(2)①右　②A　断开开关

【解析】　(1)①将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与线圈B串联成另一个回路，实物图如图所示：

②闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；将线圈A迅速插入线圈B时，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏一下。线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，线圈A中电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏转一下。

(2)在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时，线圈A中的电流突然减少，从而线圈中会产生感应电动势，进而突然会被电击了一下，为了避免此现象，则在拆除电路前应断开开关。

19. (2020-2021学年·云南省保山市智源中学高二月考)如图所示，固定于水平面上的金属框架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。t＝0时，磁感应强度为B0，此时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。

【答案】　

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

设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为

Φ2＝Bl(l＋vt)

由Φ1＝Φ2，得B＝。