高二物理磁生电的探索优化训练题

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1.许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献,下列表述中正 确的是( ) A.安培发现了电流的磁效应 B.菲涅耳发现了电磁感应现象 C.卡文迪许测出万有引力常量 D.牛顿总结了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律 解析:选 C.奥斯特发现了电流的磁效应,故 A 错.法拉第发现 了电磁感应现象,故 B 错.万有引力常量是由卡文迪许最先测出的, 故 C 对.真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律即库仑定律, 是由物理学家库仑总结出来的.故 D 错. 2.关于感应电流,下列说法中正确的是( ) A.只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生 B.穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应 电流产生 C.线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也 没有感应电流 D.只要闭合电路的部分导体做切割磁感线运动,电路中就一定 有感应电流 解析:选 C.对闭合电路而言,必须有磁通量的变化时,闭合电 路中才有感应电流,光有磁通量,不变化,是不会产生感应电流的, 故 A 错;螺线管必须是闭合的,否则也没有感应电流,故 B 错;线 框不闭合,穿过线框的磁通量发生变化,线框中有感应电动势而没有 感应电流,故 C 对;闭合电路中部分导体做切割磁感线运动,但是 若穿过电路的磁通量不变,也没有感应电流,故 D 错. 3.关于电磁感应现象,下列说法正确的是( ) A.导体相对磁场运动,导体内一定产生感应电流 B.导体做切割磁感线运动,导体内一定会产生感应电流 C.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,电路中一定会产生感 应电流 D.穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中一定会产生感应电 流 解析:选 D.产生感应电流的条件是:(1)电路闭合;(2)磁通量发 生变化.二者缺一不可,故选项 D 正确.
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4. 如图 1-1-11 所示,在竖直向下足够大的匀强磁场中,有一 闭合导体环,环面与磁场垂直.当导体环在磁场中完成下述运动时, 可能产生感应电流的是( )

图 1-1-11 A.导体环保持水平在磁场中向上或向下运动 B.导体环保持水平向左或向右加速平动 C.导体环以垂直环面、通过环心的轴转动 D.导体环以一条直径为轴,在磁场中转动 解析:选 D.只要导体环保持水平,无论它如何运动,穿过环的 磁通量都不变,都不会产生感应电流,只有导体环绕通过直径的轴在 磁场中转动时,穿过环的磁通量改变,才会产生感应电流,D 正确. 5.如图 1-1-12 所示,有一根通电长直导线 MN,通入向右的 电流 I,另有一闭合线圈 P 位于导线的正下方,现使线圈 P 做竖直向 上运动,问在线圈 P 到达 MN 上方的过程中,穿过 P 的磁通量是如 何变化的?有无感应电流产生?

图 1-1-12

解析: 根据直线电流磁场的特点, 靠近电流处磁场 强,远离电流处磁场弱,把线圈 P 从 MN 下方运动到 上方过程中的几个特殊位置如图所示: 第一阶段: 从开 始到线圈刚与直导线相切,磁通量增加;第二阶段:从 线圈与直导线相切到线圈直径与直导线重合, 磁通量减 少;第三阶段:从线圈直径与导线重合到线圈下面与直导线相切,磁 通量增加;第四阶段:远离直导线,磁通量减少.由于每一个阶段都 有磁通量的变化,所以每一个阶段均有感应电流产生. 答案:增加—减少—增加—减少 有感应电流产生 一、单项选择题 1.(2011 年西安高二检测)在以下科学家中发现电磁感应现象的
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是(

) A.伽利略 B.奥斯特 C.赫兹 D.法拉第 解析:选 D.伽利略提出了斜面的理想实验,奥斯特发现了电流 的磁效应,赫兹用实验证实了电磁波的存在,法拉第发现了电磁感应 现象,故 A、B、C 错,D 正确. 2.在如图 1-1-13 所示的各图中,闭合线圈中能产生感应电流 的是( )

图 1-1-13 答案:A 3.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“磁学”联系起来. 在下面 几 个 典 型的 实验设 计 思 想中 ,所做 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 解析:选 A.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,A 错误;通有稳恒电流的导 线只要与闭合线圈有相对运动,使穿过线圈的磁通量发生变化,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,会产生电动势,C 正确. 4. 如图 1-1-14 所示,闭合环形金属轻弹簧,套在条形磁铁中 心位置.若将弹簧沿半径向外拉,使其面积增大,则穿过弹簧所包围 面积的磁通量及弹簧中产生感应电流的情况是( )

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图 1-1-14 A.增大,有感应电流 B.减小,有感应电流 C.不变,无感应电流 D.无法确定变化情况及是否产生感应电流 解析:选 B.本题属于合磁通量问题,注意弹簧圈所在处存在两 个方向的磁场,即磁铁内部的磁场和外部的磁场,它们各自产生正负 不同的磁通量, 总的磁通量等于两者绝对值之差, 当拉大弹簧面积时, 内部磁场的磁通量不变,而外部磁场的磁通量却增大(穿过弹簧圈的 外部磁感线增多),故 Φ=|Φ 内|-|Φ 外|应减小.穿过弹簧的磁通量变 化,所以有感应电流产生,故 B 项正确. 5.某学生做观察电磁感应现象的实验,将电流计、螺线管 A 和 B、蓄电池、开关用导线连接成如图 1-1-15 所示的实验电路,当闭 合、断开开关时,电流计的指针都没有偏转,其原因是( )

图 1-1-15 A.开关位置接错 B.电流计的正、负极接反 C.螺线管 B 的接头 3、4 接反 D.蓄电池的正、负极接反 解析:选 A.题图所示的开关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研究在开关通断瞬间电流的有无导致 磁场变化,进而产生感应电流的情况,图中开关的接法达不到目的. 6. 如图 1-1-16 所示是用导线做成的圆形回路与一直导线构成 的几种位置组合,下列组合中,切断直导线中的电流时,闭合电路中 会有感应电流产生的是(图①②③中直导线都与圆形线圈在同一平面 内,O 点为线圈的圆心,图④中直导线与圆形线圈平面垂直,并与中 心轴重合)( )

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图 1-1-16 A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 解析:选 B.通电直导线周围空间的磁场是非匀强磁场,磁感线 是在垂直于导线的平面内以导线为中心的同心圆,离导线越远,磁感 应强度越弱,所以①和④中磁通量一直为零,无感应电流.②中既有 向里的磁通量,也有向外的磁通量,但直导线中有电流时,总磁通量 不为零,所以切断直导线中电流时,磁通量变为零,有感应电流产 生.③中线圈有向外的磁通量,切断直导线中电流时,有感应电流产 生,故 B 正确. 7.(2011 年济南高二检测)如图 1-1-17 所示,导线 ab 和 cd 互 相平行,则下列四种情况下,cd 中无电流的是( )

图 1-1-17 A.开关 S 闭合或断开的瞬间 B.开关 S 是闭合的,但滑片向左移动 C.开关 S 是闭合的,但滑片向右移动 D.开关 S 始终闭合,滑片不动 解析:选 D.如果导线 cd 中无电流产生,则说明穿过上面的闭合 回路的磁通量没有发生变化,也就说明通过导线 ab 段的电流没有发 生变化.显然,在开关 S 闭合或断开的瞬间,开关 S 闭合、滑片向左 移动的过程,开关 S 闭合、滑片向右移动的过程,通过导线 ab 段的 电流都发生变化,都能使 cd 导线中产生感应电流. 8. (2011 年福安高二检测)在纸面内放有一条形磁铁和一个位于 磁铁正上方的圆形线圈(如图 1-1-18 所示),下列情况中能使线圈 中产生感应电流的是( )

图 1-1-18 A.将磁铁在纸面内向上平移
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B.将磁铁在纸面内向右平移 C.将磁铁绕垂直纸面的轴转动 D.将磁铁的 N 极向纸外转,S 极向纸内转 解析:选 D.将磁铁向上平移、向右平移或绕垂直纸面的轴转动, 线圈始终与磁感线平行,磁通量始终为零,没有变化,不产生感应电 流,所以 A、B、C 均不正确.将磁铁的 N 极向纸外转,S 极向纸内 转,磁通量增加,线圈中产生感应电流,所以 D 项正确. 9.如图 1-1-19 所示,在匀强磁场中,MN、PQ 是两根平行的 金属导轨,而 ab、cd 为串有电压表和电流表的两根金属棒,同时以 相同速度向右运动时,下列说法正确的是( )

图 1-1-19 A.电压表有读数,电流表有读数 B.电压表无读数,电流表有读数 C.电压表无读数,电流表无读数 D.电压表有读数,电流表无读数 解析:选 C.此题考查对电磁感应现象的理解和对电压表、电流 表示数的理解.两棒以相同速度向右运动时,因穿过面 abcd 的磁通 量不变,回路中没有感应电流,电流表和电压均不会有读数. 如图 1-1-20 所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流 I,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列过程中线框中不 产生 . 感应电流的是( )

图 1-1-20 A.导线中电流强度变大 B.线框向右平动 C.线框向下平动 D.线框以 ab 边为轴转动 解析:选 C.是否产生感应电流,关键是分析穿过闭合线框的磁 通量是否变化,而分析磁通量是否有变化,关键就是分清磁感线的分 布,即分清磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化.对 A 选项,因 I 增大而引起导线周围的磁场增强,使线框的磁通量增大,故 A 产生 感应电流;
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对 B 选项,因离开直导线方向越远,磁感线分布越疏(如图),因 此线框向右平动时,穿过线框的磁通量变小,故 B 产生感应电流;

对 C 选项,由图可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变, 故 C 不产生感应电流; 对 D 选项,可用一些特殊位置来分析,当线框在题图所示位置, 穿过线框的磁通量最大,当线框转过 90° ,穿过线框的磁通量为零, 因此可以判定线框以 ab 边为轴转动时磁通量一定变化,故 D 产生感 应电流. 二、非选择题 11.(2011 年银川高二检测)如图 1-1-21 所示用原副线圈研究 电磁感应现象,若要求原线圈(Ⅰ)通电时,则使副线圈(Ⅱ)中产生感 应电流可采用的方法是

图 1-1-21 (1)____________________________________________________ ____________________. (2)____________________________________________________ ____________________. 解析:根据感应电流产生的条件:一是电路闭合,二是磁通量发 生变化,现已具备了第一个条件,所以开关突然闭合或断开及开关闭 合后滑动滑片,原线圈中电流及磁场都会发生变化. 答案:(1)S 闭合或断开时 (2)S 闭合后 P 向右或向左滑动中 12. 如图 1-1-22 所示, 有一垂直纸面向里的匀强磁场, B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为 O,半径为 1 cm.现于纸面内先后 放上圆线圈 A、B、C,圆心均在 O 处,A 线圈的半径为 1 cm,10 匝; B 线圈的半径为 2 cm,1 匝;C 线圈的半径为 0.5 cm,1 匝.问:

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图 1-1-22 (1)在 B 减为 0.4 T 的过程中,A 和 B 中磁通量改变多少? (2)在磁场转过 30° 角的过程中,C 中磁通量改变多少? 解析:(1)因为磁感线穿过 A、B 线圈的有效面积相同,所以 B 与 A 线圈磁通量始终一样,故它们的改变量也一样. ΔΦ=(B2-B1)πr2=-1.256×10-4 Wb, 所以 A 和 B 中磁通量都减少 1.256×10-4 Wb. (2)对 C 线圈,Φ1=Bπr′2;当磁场转过 30° 时,Φ2=Bπr′2cos 30° . -6 2 故 Φ2-Φ1=Bπr′ (cos 30° -1)≈-8.4×10 Wb. 所以 C 中磁通量减少 8.4×10-6 Wb. 答案:(1)均减少 1.256×10-4 Wb (2)减少 8.4×10-6 Wb

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