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江苏省泰州中学高二物理选修3-2同步检测4-1、2划时代的发现、探究感应电流的产生条件.


第一节 第二节

划时代的发现

探究感应电流的产生条件 基础夯实

1.(2011· 杭州外国语学校高二检测)发电的基本原理之一是电磁 感应,发现电磁感应现象的科学家是( A.安培 C.法拉第 ) B.赫兹 D.麦克斯韦

2.1825 年,瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个螺线管 与电流计相连

. 为了避免强磁性磁铁影响, 他把电流计放在另外一个 房间,当他把磁铁投入螺线管中后,立即跑到另一个房间去观察,关 于科拉顿进行的实验.下列说法正确的是( )

A.在科拉顿整个操作过程中,电流计不发生偏转 B.将磁铁投入螺线管瞬间,电流计发生偏转,但科拉顿跑过去 观察时,电流计已不再偏转 C.科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是当时电流计灵敏度不 够 D.科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是导线过长,电流过小 3.(2010· 惠阳高二检测)关于磁通量的概念,以下说法中正确的 是( ) A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大 B.磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量也越大 C.穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零 D.磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的 4.(2011· 诸城高二检测)法拉第通过精心设计的一系列实验,发 现了电磁感应定律,将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁
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学”联系起来. 在下面几个典型的实验设计思想中, 所作的推论后来 被实验否定的是( )

A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近旁的导体表面 感应出电荷, 那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感 应出电流 B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势,那么稳恒电 流也可在近旁运动的线圈中感应出电流 C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静 止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势 D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势,那么运动 导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流 5.如下图所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一 半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列方法 中不可行的是( )

A.将线框向左拉出磁场 B.以 ab 边为轴转动(小于 90° ) C.以 ad 边为轴转动(小于 60° ) D.以 bc 边为轴转动(小于 60° )
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当线框以 ab 边为轴转动时, 线框的 cd 边的右半段在做切割磁感 线的运动, 或者说穿过线框的磁通量在发生变化, 所以线框中将产生 感应电流. 当线框以 ad 边为轴转动(小于 60° 穿过线框的磁通量在减小, )时, 所以在这个过程中线框中会产生感应电流, 如果转过的角度超过 60° , bc 边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电流(60° ~300° ). 当线框以 bc 边为轴转动时,如果转动的角度小于 60° ,则穿过 线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形面积的一半的 乘积). 6.如图是法拉第最初研究电磁感应现象的装置,下列说法正确 的是( )

A.当右边磁铁 S 极离开 B 端时,线圈中产生感应电流 B.当右边磁铁 S 极离开 B 端,并在 B 端附近运动时,线圈中产 生感应电流 C.当磁铁保持图中状态不变时,线圈中有感应电流 D.当磁铁保持图中状态不变时,线圈中无感应电流 7.某学生做观察电磁感应现象的实验,将电流表、线圈 A 和 B、 蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路,当它接通、断开开 关时,电流表的指针都没有偏转, 其原因是______________________
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____________.

8.如图所示,把一条大约 10m 长电线的两端连在一个灵敏电流 表的两个接线柱上,形成闭合电路,两个同学迅速摇动这条电线,可 以发电吗?简述你的理由.

你认为两个同学沿哪个方向站立时, 发电的可能性比较大?试一 试.

能力提升
1.(2010· 福州市高二期中联考)如图所示,矩形导体线框 abcd 放 4 置在水平面内.磁场方向与水平方向成 α 角,已知 sinα= ,回路面 5 积为 S,磁感应强度为 B,则通过的磁通量为( )

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A.BS 3 C. BS 5

4 B. BS 5 3 D. BS 4

2.如下图所示,用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位 置组合,哪些组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应 电流产生?(图 A、B、C 中直导线都与圆形线圈在同一平面内,O 点 为线圈的圆心,D 图中直导线与圆形线圈垂直,并与 中心轴重 合)( )

3.如图,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(如图所示),下列操作及相应的结果 可能实现的是( )

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①先闭合 S2,后闭合 S1 的瞬间,电流计指针偏转 ②S1,S2 闭合后,在断开 S2 的瞬间,电流计指针偏转 ③先闭合 S1,后闭合 S2 的瞬间,电流计指针偏转 ④S1,S2 闭合后,在断开 S1 的瞬间,电流计指针偏转 A.①② C.③④ B.②③ D.①④

4.在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面 垂直,导轨上有两条可沿导轨自由移动的导电棒 ab、cd,这两个导 电棒 ab、cd 的运动速度分别为 v1、v2,如图所示,ab 棒上有感应电 流通过,则一定有( )

A.v1>v2 C.v1≠v2

B.v1<v2 D.v1=v2

5.(2011· 威海高三检测)在闭合铁芯上绕有一组线圈,线圈与滑
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动变阻器、 电池构成电路, 假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内, a,b,c 三个闭合金属圆环位置如图所示,当滑动变阻器的滑片左右 滑动时,能产生感应电流的圆环是( )

A.a,b 两环 C.a,c 两环

B.b,c 两环 D.a,b,c 三个环

6.(2011· 淄博质检)如图所示,当导体棒 MN 以速度 v0 开始向右 沿导轨滑动的瞬间(导轨间有磁场,方向垂直纸面向里),下列说法正 确的是( )

A.导体棒和导轨组成的闭合回路中有感应电流 B.导体棒和导轨组成的闭合回路中没有感应电流 C.圆形金属环 B 中有感应电流 D.圆形金属环 B 中没有感应电流

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7.如图所示是研究电磁感应现象实验所需的器材,用实线将带 有铁芯的线圈 A、电源、滑动变阻器和开关连接成 原线圈回路,将小量程电流计和线圈 B 连接成副线圈回路.并 列举出实验中改变副线圈回路的磁通量, 使副线圈回路产生感应电流 的三种方式:

①______________________; ②______________________; ③______________________. 8.(2011· 永安高二检测)如图所示,一闭合金属环从上而下通过 通电螺线管,b 为螺线管的中点,金属环通过 a、b、c 三处时,能产 生感应电流吗?

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详解答案 1 答案:C 2 答案:B 解析:科拉顿将磁铁放入螺线管时,穿过线圈的磁通量变化,回 路中产生感应电流, 电流计偏转, 之后, 穿过线圈的磁通量保持不变, 回路中无感应电流, 电流计不偏转, 由于科拉顿放完磁铁后跑到另一 室观察,需一定时间,所以他观察不到偏转.只有 B 项正确. 3 答案:C 解析: 穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、 回路所围 面积以及两者夹角三个因素, 所以只了解其中一个或两个因素无法确 定磁通量的变化情况,A、B 项错误;同样由磁通量的特点,也无法 判断其中一个因素的情况,C 项正确,D 项错误. 4 答案:A 解析: 静止的线圈放于通有稳恒电流的静止导线附近, 线圈中的 磁通量不变,故不会感应出电流,故 A 不正确;通有恒定电流的导 线只要与闭合线圈有相对运动,线圈中就会感应出电流,B、D 正确; 运动的导体在磁铁附近做切割磁感线运动时,会产生感应电动势,C 正确.故选 A. 5 答案:D 解析:将线框向左拉出磁场的过程中,线框的 bc 部分做切割磁 感线的运动, 或者说穿过线框的磁通量减少, 所以线框中将产生感应 电流. 6 答案:ABD 解析:当磁铁离开 B 端或在 B 端附近运动时,线圈所处位置磁 场变化,穿过线圈的磁通量变化,产生感应电流,A、B 正确;当磁
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铁保持图中状态不变时, 穿过线圈的磁通量不变, 线圈中无感应电流, C 错,D 对. 7 答案:开关位置接错 解析: 图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通 断.而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间,导致线圈 B 内磁场变化, 进而产生感应电流的情况, 但图中的接法却达不到目的. 8 解析:我们知道,闭合电路的部分导体切割磁感线时,闭合电 路中有感应电流产生, 摇绳发电的实质是, 闭合电路的部分导体切割 地磁场的磁感线, 故绳运动方向与地磁场平行时无感应电流, 而运动 方向与地磁场垂直时,产生的感应电流最大,地磁场是南北方向的, 故摇绳的两位同学沿东西方向站立时,发电的可能性最大. 能力提升 1 答案:B 4 解析:Φ=BSsinα= BS. 5 2 答案:BC 解析:(1)对图 A 而言,因为通电直导线位于环形导线所在平面 内,且与直径重合,因此通过圆环的磁通量为零,所以当切断直导线 中的电流时, 磁通量在整个变化过程中必为零, 所以闭合回路中不会 有感应电流产生; (2)对图 B 而言,因为磁通量为大小两个部分磁感线条数之差, 当切断直导线中的电流时,磁通量为零,即此过程中磁通量有变化, 故闭合回路中会有感应电流产生; (3)同理分析可得图 C 中也有感应电流产生; (4)对图 D 而言,因为环形导线与直导线产生的磁场的磁感线平 行,故磁通量为零.当切断直导线中的电流时,磁通量在整个变化过
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程中皆为零, 所以闭合回路中不会有感应电流产生, 所以当切断直导 线中的电流时,能产生感应电流的有 B、C 两种情况. 3 答案:D 解析:先闭合 S2 形成闭合电路,然后将 S1 断开或闭合的瞬间由 于电磁感应,在 B 中产生感应电流,而使电流计指针偏转. 4 答案:C 解析:对于由导轨和导电棒组成的闭合电路来说,要使 ab 导电 棒上有电流通过,则通过此闭合电路的磁通量必发生变化. 对于匀强磁场来说,磁通量 Φ=B· S,根据题中条件,仅当穿过 闭合电路中磁场的有效面积 S 发生变化时才有 Φ 的变化.因此应有 v1≠v2,所以只有选项 C 正确. 5 答案:A 解析:当滑动变阻器的滑片左右滑动时,引起电路中电流变化, 从而引起闭合铁芯中的磁通量变化,a,b 两圆环中的磁通量必定随 之变化,引起感应电流的产生,而 c 环中有两股铁芯同时穿过,穿入 和穿出的磁通量始终相等,合磁通量为零,所以 c 中不能产生感应电 流.故选 A. 6 答案:AC 解析:导线 MN 开始向右滑动瞬间,导体棒和导轨组成的闭合 回路里磁通量发生变化,有感应电流产生,A 正确;电磁铁 A 在圆 形金属环 B 中产生的磁通量从零开始增加,金属环 B 中一定产生感 应电流,C 正确. 7 答案:实物连接如图所示.

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①合上(或断开)开关瞬间 ②将原线圈插入副线圈或从副线圈中取出 ③将原线圈插入副线圈中并移动滑动变阻器的滑动片 8 答案:金属环通过 a、c 处时产生感应电流;通过 b 处时不产 生感应电流. 解析:根据螺线管产生的磁场的特点,金属环通过 a 处时,穿过 金属环的磁通量变大,能产生感应电流,金属环通过 b 处时,穿过金 属环的磁通量瞬间不变,不产生感应电流,金属环通过 c 处时,穿过 金属环的磁通量变小,产生感应电流.

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