沪科版 (2019)选择性必修 第二册2.4 电磁感应的案例分析课后测评

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【优质】第4节电磁感应的案例分析-1优质练习一．填空题1．某同学在进行探究电磁感应的产生条件的实验中，连接了如图所示的电路，并且在下表中记录实验现象，N极插入线圈表针向右摆动。请你根据平时所学知识，在记录表的空格中填上表针的摆动情况。磁铁的动作表针的摆动情况磁铁的动作表针的摆动情况N极插入线圈向右摆动S极插入线圈 ______N极停在线圈中 __________S极停在线圈中________N极从线圈中抽出 ________S极从线圈中抽出_________2．如图甲所示，100匝的圆形线圈面积为1 m2，与水平放置的平行板电容器连接，电容器两板间距离10 cm。圆形线圈内有垂直于圆平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示（B取向里为正），圆形线圈中感应电动势大小为______V；刚开始对电容器充电时圆形线圈中感应电流的方向为______（填“顺时针”或“逆时针”）； 稳定后，质量10 g的带电粒子恰能静止于电容器两板间某处，粒子的电荷量大小为______C。g取10 m/s2。3．我们可以通过以下实验，来探究产生感应电流的条件(1)接好电路，合上开关瞬间，电流表指针___________（填“偏转”或“不偏转”）； (2)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”）； (3)根据以上实验可得：产生感应电流的条件___________。4．如图所示，将一个闭合金属圆环在匀强磁场中捏成一个“8”字型（上．下两个圆半径相等），在这过程中，产生的感应电流方向为___________（选填“顺时针”或“逆时针”）；理由是：___________。
 5．如图所示，竖直放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，则穿过弹性圆环的磁通量将______（选填“增大”．“不变”或“减小”），从上向下看，弹性圆环中的电流方向为_______（选填“顺时针”．“没有”或“逆时针”），弹性圆环受到的安培力方向为______（选填“沿半径向外”．“没有”或“沿半径向内”）。 6．如图所示，当导线棒ab在外力作用下沿导轨向左运动时，流过R的电流方向是_________。（用字母表示）7．（1）如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________（填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流________（填“变大”．“变小”或“不变”）。（2）如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势。8．如图，铁质齿轮P可绕其水平轴O转动，其右端有一带线圈的条形磁铁，G是一个电流计，当P转动，铁齿靠近磁铁时铁齿被磁化，通过线圈的磁通量_____，线圈中就会产生感应电流。当P从图示位置开始转到下一个铁齿正对磁铁的过程中，通过G的感应电流的方向是______。9．如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角的角平分线方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E'，则等于________。10．如图所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中________电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中________电流产生。（均选填“有”或“无”）
 11．(1)如图所示的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向，其中为原线圈，为副线圈。①在给出的实物图中，将实验仪器连成完整的实验电路（原副线圈接线柱标记为■）____________。②在实验过程中，除了查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清___________的绕制方向（选填“”“”或“和”）。③闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑动头P处于___________端（选填“左”或“右”）。(2)在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A．电源．滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。①图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是___________。A．减小电源两端的电压，保护电源B．增大电源两端的电压，保护开关C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计D．减小电路中的电流，保护开关②图乙中，当S闭合后，原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将___________偏转；当S闭合后，线圈A放在B中不动，滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将___________偏转；当S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将___________偏转（以上三空选填“向左”“向右”或“不”）。12．一水平放置的矩形线圈在条形磁铁S极附近下落，下落过程中，线圈平面保持水平，如图所示，位置Ⅰ和Ⅲ都靠近位置Ⅱ，则线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中，线圈内________感应电流产生；线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，线圈内________感应电流产生．(填“有”或“无”)13．验证“楞次定律实验”采用的主要方法是通过_____________（填“归纳总结”．“理想模型”．“假设推理”）得出结论：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的______________.14．如图为某同学验证楞次定律的实验，在水平面固定一“U”形铝框架，框架上置一铝杆ab，不计摩擦，将条形磁铁放在框架正上方，当将磁铁做如下运动时，判断杆ab的运动方向：(1)将磁铁竖直向上运动时，杆ab将向_________运动。(2)将磁铁竖直向下运动时，杆ab将向_________运动。(3)将磁铁水平向右运动时，杆ab将向_________运动。（填“左”或“右”）15．如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，在此过程中，该磁场___________（选填“逐渐增强”或“逐渐减弱”），回路中感应电流的方向___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。16．下图为“研究感应电流产生的条件”的实验电路图：（1）请在图中连线，把实验装置连接完整______；（2）开始实验时，滑动变阻器滑片P应该放置在______（选填“a”或“b”）端；（3）闭合开关后，请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法：①______；②______；③______。 17．如图所示，线圈丙端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一坚直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中，通过电阻的感应电流的方向为___________(a→b，b→a)线圈与磁铁相互__________(“吸引”．“排斥”).18．如图所示,导线AB与CD互相平行,则在闭合开关S时导线CD中感应电流的方向为___________;在断开开关S时导线CD中感应电流的方向为__________.(填“由C到D”或“由D到C”)
参考答案与试题解析1．【答案】向左摆动    不摆动    不摆动    向左摆动    向右摆动    【解析】【来源】辽宁省大连市普兰店区第三十八中学2020-2021学年高二（上）期末物理试题 [1]由题意可知，当N极插入线圈时，线圈中向下的磁通量增大，表针向右摆动。当S极插入线圈时，线圈向上的磁通量增大，根据楞次定律可知表针应向左摆动。[2][3]当N极或S极停在线圈中时，线圈中的磁通量不发生改变，没有感应电流产生，所以表针不摆动。[4]当N极从线圈中抽出时，线圈中向下的磁通量减小，根据楞次定律可知表针应向左摆动。[5]当S极从线圈中抽出时，线圈中向上的磁通量减小，根据楞次定律可知表针应向右摆动。2．【答案】100    逆时针    1×10-4    【解析】【来源】四川省绵阳市2018-2019学年高二下学期期末物理试题 【详解】第一空. 根据法拉第电磁感应定律 ，从图乙可知 ，联立解得： 。第二空. 根据楞次定律可知，磁通量向里增加，感应电流磁场向外，根据右手定则判断感应电流为逆时针方向。第三空. 带电粒子恰能静止于电容器两板间某处，根据平衡条件有 ，通过以上分析板间电压为100V ，板间场强与电压关系： ， 联立解得： 。3．【答案】偏转    不偏转    偏转    闭合回路磁通量发生变化    【解析】【来源】海南省三亚华侨学校（南新校区）2020-2021学年高二（下）开学考试物理试题 (1)[1]接好电路，合上开关瞬间，小螺线管电流增大，产生的磁场增大，则大螺线管磁通量变化，所以大螺线管中发生电磁感应，电流表指针偏转。(2)[2]电路稳定后，小螺线管中磁场不变，大螺线管中磁通量不变，所以不产生感应电流，电流表指针不偏转。[3]迅速移动滑动变阻器的滑片，小螺线管中电流变化，产生变化的磁场，则大螺线管磁通量变化，所以大螺线管中发生电磁感应，电流表指针偏转。(3)[4]根据以上实验可得：产生感应电流的条件闭合回路磁通量发生变化。4．【答案】顺时针    增反减同    【解析】【来源】上海市静安区新中高级中学2020-2021学年高二（下）期中物理试题 [1][2]由题意可知，将半径为r的金属圆环变成上．下半径相等两圆，则有解得再由面积公式可知，面积变化为整个闭合回路的磁通量减少，根据楞次定律可得，感应电流形成的磁场和原磁场同向，再由安培定则可知，产生的感应电流方向为顺时针。5．【答案】减小    顺时针    沿半径向内    【解析】【分析】【详解】[1][2][3]磁感线是闭合曲线，磁铁内部穿过圆环的磁感线总条数一定，外部磁感线分布在无限大空间，将磁铁内部的磁感线抵消一部分，当将弹性圆环均匀向外扩大时，磁铁外部穿过圆环的磁感线增多，外部抵消的增多，所以总磁通量将减小。则原磁通量向下减小，则根据楞次定律可知，圆环中产生顺时针的感应电流；根据左手定则可知，安培力沿半径方向向内。6．【答案】从e到d.【解析】【来源】新疆喀什巴楚县第一中学2019-2020学年高二（下)期中物理试题（B卷) 【分析】【详解】[1]．当导线棒MN在外力作用下沿导轨向左运动时，根据右手定则可知，流过R的电流方向从e到d。7．【答案】    ①. 收缩    ②. 变小    ③. 左    ④. 收缩【解析】【分析】【详解】（1）[1]ab棒在恒力F作用下，速度增大，切割磁感线运动产生的电动势E=Blv增大，abdc中的感应电流增大，abdc内磁场增强，穿过圆环L的磁通量增大，所以圆环有收缩的趋势。[2]ab棒受到的安培力F′=逐渐增大，由F-=ma知，加速度a逐渐减小，故速度增大得越来越慢，因此通过圆环L中的磁通量的变化率逐渐变小，圆环内产生的感应电流逐渐变小。（2）[3][4]变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势。8．【答案】增大    先向左再向右    【解析】【来源】2020届上海市宝山区高三（下)二模物理试题 【分析】【详解】[1]铁齿被磁化产生的磁场方向与线圈原磁场方向相同，从右向左，所以通过线圈的磁通量增大。[2]线圈正对铁齿离开，从右向左的磁场减弱，根据楞次定律可知线圈中产生的磁场从右向左，根据安培定则可知通过G的电流为从右向左；当上边铁齿靠近线圈时，线圈中从右向左的磁场增强，根据楞次定律可知线圈中产生的磁场从左向右，根据安培定则可知通过G的电流从左向右，所以通过G的感应电流的方向是先向左再向右。9．【答案】【解析】【详解】设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L，则折弯后，金属棒切割磁感线的有效长度为故产生的感应电动势为所以10．【答案】    ①. 有    ②. 无【解析】【分析】【详解】[1][2]如图所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无流产生11．【答案】    和    右    C    向左    向左    向右    【解析】(1)①[1]接线电路如图所示：②[2]在实验过程中，除了查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清和的绕制方向。③[3]闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑动头P处于电阻最大的位置，即右端。(2)①[4]图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是减小电路中的电流，保护灵敏电流计，故选C。②[5]甲图中，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏，说明电流从哪端流入，指针将偏向哪边；则图乙中，当S闭合后，原线圈A插入副线圈B的过程中，穿过B的磁通量增加，根据楞次定律可知，通过灵敏电流计的电流从正极流入，则指针将向左偏转；[6]当S闭合后，线圈A放在B中不动，滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，通过A的电流变大，则穿过B的磁通量变大，根据楞次定律可知，灵敏电流计的电流从正极流入，则指针将向左偏转；[7]当S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，则穿过B的磁通量变小，根据楞次定律可知，灵敏电流计的电流从负极流入，则指针将向右偏转；12．【答案】  有  有【解析】【来源】人教版选修3-2第四章第1节 划时代的发现 习题3如图所示，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中，穿过线圈的磁通量减小，则产生感应电流； 线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，线圈内穿过的磁通量向上增加，则也会产生感应电流。13．【答案】归纳总结    磁通量的变化    【解析】【来源】上海市华东师大二附中2018-2019学年高二（下)期中物理试题 【详解】[1]验证“楞次定律实验”，分别研究开关断开．闭合；原线圈插入副线圈．原线圈从副线圈中拔出；变阻器滑片快速移动；插入铁芯．拔出铁芯等情况下感应电流方向与磁通量改变之间的关系，所用到的重要思想方法主要有归纳总结．控制变量；[2]该实验得出结论是感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。14．【答案】右    左    右    【解析】【来源】河南省开封市五县联考2019-2020学年高二上学期期末物理试题 【分析】【详解】(1)[1]由“增缩减扩”可知，磁铁竖直向上运动时，回路磁通量变小时，杆将向右移动；(2)[2]由“增缩减扩”可知，将磁铁竖直向下运动时，回路磁通量变大时，杆将向左移动；(3)[3]由“增缩减扩”可知，将磁铁水平向右运动时，回路磁通量变小时，杆将向右移动。15．【答案】     逐渐减弱     逆时针【解析】 [1]匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，说明受到安培力的方向向外，导线围成的面积扩大，由楞次定律可知，导线内的磁通量一定在减小，因为扩大面积可以阻碍磁通量的减小，所以该磁场在“逐渐减弱”。[2]由楞次定律可知，原磁场方向向外，且逐渐减弱，回路中感应电流的磁场与原磁场方向相同，所以感应电流的方向是“逆时针”。16．【答案】    a    断开开关    插入或拔出线圈A    移动滑动变阻器的滑片    【解析】（1）[1] 实验装置图连接如下（2）[2] 开始实验时，滑动变阻器滑片应该调节到电阻最大的位置，故P应该放置在a端。（3）[3] 断开开关的瞬间，电流从有到无，线圈A磁场变化，通过线圈B磁通量发生变化，会产生感应电流；[4] 插入或拔出线圈A，穿过线圈B的磁场强弱变化，线圈B磁通量发生变化，会产生感应电流；[5] 移动滑动变阻器的滑片，电流大小变化，线圈A产生的磁场变化，则线圈B磁通量发生变化，会产生感应电流。17．【答案】b→a    排斥    【解析】【来源】安徽省马鞍山市第二中学2018-2019学年高二第二学期期中素质测试物理试题 【详解】当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为b→a。根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥。18．【答案】由D到C由C到D【解析】【详解】在闭合开关S时，根据安培定则可知导线框CD所处的磁场方向垂直纸面向里，AB直导线中的电流增大，穿过线框CD的磁通量增大，根据楞次定律得：线框中感应电流方向为顺时针方向．则导线CD中有感应电流，其方向由D到C；在断开开关S时，根据安培定则可知导线框CD所处的磁场方向垂直纸面向里，AB直导线中的电流减小，穿过线框CD的磁通量减小，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向．则导线CD中有感应电流，其方向由C到D．【点睛】本题考查安培定则．楞次定律综合应用的能力．安培定则可以用来判断通电导线产生的磁场方向，楞次定律用来判断线圈感应电流产生的磁场方向．