2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 課時提升作業(yè)一 4.1-4.2 劃時代的發(fā)現(xiàn) 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 新人教版選修3-2

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1、課時提升作業(yè) 一 劃時代的發(fā)現(xiàn)　探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 (40分鐘　100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分) 1.首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)的物理學(xué)家分別 是 (　　) A.安培和法拉第　 B.法拉第和楞次 C.奧斯特和安培　　 D.奧斯特和法拉第 【解析】選D。1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),1831年,英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,選項D正確。 2.如圖所示,大圓導(dǎo)線環(huán)A中通有電流,方向如圖所示,另在導(dǎo)線環(huán)A所在的平面內(nèi)畫一個圓B,它的一半面積在A環(huán)內(nèi),另一半面積在A環(huán)外,則穿過B圓內(nèi)的磁通量 (　　) A.為零　

2、　　 B.垂直向里 C.垂直向外　 D.條件不足,無法判斷 【解析】選B。本題實際上是考查環(huán)形電流的磁感線分布:中心密,外部稀疏,所以,穿過B圓的總磁通量是向里的,故選B。 3.下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 (　　) 【解析】選B。根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:A中,電路沒閉合,無感應(yīng)電流;B中,面積增大,閉合電路的磁通量增大,有感應(yīng)電流;C中,穿過線圈的磁感線相互抵消,Φ恒為零,無感應(yīng)電流;D中,磁通量不發(fā)生變化,無感應(yīng)電流。故選B。 【補償訓(xùn)練】 (多選)在如圖所示的各圖中,閉合線框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 (　　) 【解析】選A、B。A、B選項中,線框中磁通量發(fā)生變化,能產(chǎn)

3、生感應(yīng)電流。C選項中,線框磁通量一直為零,D選項中,線框磁通量保持不變,故C、D選項中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。 4.在一部小說中描述了這樣一種竊聽電話的方法:竊賊將并排在一起的電話線分開,在其中一根電話線的旁邊鋪設(shè)一條兩端分別與竊聽器連接的導(dǎo)線,這條導(dǎo)線與電話線是絕緣的,如圖所示,下列說法中正確的是 (　　) A.可以竊聽到電話,因為電話中的電流流進了竊聽器 B.可以竊聽到電話,因為電話中的電流在發(fā)生變化,在竊聽電路中引起了感應(yīng)電流 C.不能竊聽到電話,因為竊聽器的導(dǎo)線沒有與電話線連在一起 D.不能竊聽到電話,因為竊聽器的導(dǎo)線與電話線是絕緣的 【解析】選B。因為電話中的電流在發(fā)生變化

4、,在竊聽電路中引起了感應(yīng)電流,故選項B正確,A、C、D錯誤。 5.(多選)如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧所處平面與某一勻強磁場垂直,將彈簧沿半徑方向向外拉成圓形,則以下措施使該金屬彈簧中產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是 (　　) A.保持該圓的周長不變,將彈簧由圓形拉成方形 B.保持該圓的周長不變,將彈簧由圓形拉成三角形 C.保持該圓的面積不變,將彈簧由圓形拉成方形 D.保持該圓的面積不變,將彈簧由圓形拉成三角形 【解析】選A、B。磁場不變,線圈平面與磁場方向的夾角也不變,若面積大小變化,穿過線圈的磁通量就變化,線圈中就會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,反之,就不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。周長不變,圓形變成方形或三

5、角形,面積肯定發(fā)生變化,就會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。故選項A、B正確,C、D錯誤。 【總結(jié)提升】引起磁通量變化的途徑 (1)磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化。 (2)線圈的面積S發(fā)生變化。 (3)磁感應(yīng)強度B和線圈的面積S都發(fā)生變化。 (4)磁感應(yīng)強度B和線圈的面積S的夾角發(fā)生變化。 6.如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電機,a、b、c、d是空間四個可用電刷與銅盤邊緣接觸的點,O1、O2是銅盤軸線導(dǎo)線的接線端,M、N是電流表的接線端?，F(xiàn)在將銅盤轉(zhuǎn)動,能觀察到感應(yīng)電流的是 (　　) A.將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置 B.將電流表的接線端M、N分別連接O1、a位置 C.將電流表的接線端M、N分別

6、連接O1、O2位置 D.將電流表的接線端M、N分別連接c、d位置 【解析】選B。當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時,其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,此時銅盤相當(dāng)于電源,銅盤邊緣和中心相當(dāng)于電源的兩個極,則要想觀察到感應(yīng)電流,M、N分別連接電源的兩個極即可,故可知只有B項正確。 7.繞在同一鐵芯上的線圈Ⅰ、Ⅱ按如圖所示方法連接,G為電流計,則(　　) A.保持開關(guān)S閉合狀態(tài),G的示數(shù)不為零 B.開關(guān)S閉合瞬間,G的示數(shù)不為零 C.保持開關(guān)S閉合狀態(tài),改變變阻器R0滑動觸頭的位置,G的示數(shù)為零 D.斷開開關(guān)S的瞬間,G的示數(shù)為零 【解析】選B。開關(guān)閉合瞬間,線圈Ⅰ中電流從無到有,電流的磁場也從無到有,穿

7、過線圈Ⅱ的磁通量從無到有,線圈Ⅱ中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流計G有示數(shù),B正確;開關(guān)閉合穩(wěn)定后,線圈Ⅰ中電流穩(wěn)定不變,電流的磁場不變,此時線圈Ⅱ雖有磁通量但磁通量穩(wěn)定不變,線圈Ⅱ中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計G無示數(shù),A錯誤;開關(guān)閉合穩(wěn)定后,來回移動滑動變阻器的滑片,電阻變化,線圈Ⅰ中的電流變化,電流形成的磁場也發(fā)生變化,穿過線圈Ⅱ的磁通量也發(fā)生變化,線圈Ⅱ中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計G有示數(shù),C錯誤;開關(guān)斷開瞬間,線圈Ⅰ中電流從有到無,電流的磁場也從有到無,穿過線圈Ⅱ的磁通量也從有到無,線圈Ⅱ中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計G有示數(shù),D錯誤。 8.(多選)如圖所示,用導(dǎo)線做成圓形或正方形回路,這些回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成

8、幾種位置組合(彼此絕緣),下列組合中,切斷直導(dǎo)線中的電流時,閉合回路中會有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是 (　　) 【解析】選C、D。利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場,其磁感線是一些以直導(dǎo)線為軸的無數(shù)組同心圓,即磁感線所在平面均垂直于導(dǎo)線,且直線電流產(chǎn)生的磁場分布情況是:靠近直導(dǎo)線處磁場強,遠離直導(dǎo)線處磁場弱。所以,A中穿過圓形線圈的磁通量如圖甲所示,其有效磁通量為ΦA(chǔ)=Φ出-Φ進=0,且始終為0,即使切斷導(dǎo)線中的電流,ΦA(chǔ)也始終為0,A中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流。B中線圈平面與導(dǎo)線的磁場平行,穿過B的磁通量也始終為0,B中也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示,Φ進>Φ出,即ΦC≠0,當(dāng)切斷

9、導(dǎo)線中的電流后,經(jīng)過一定時間,穿過線圈的磁通量ΦC減小為0,所以C中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。D中線圈的磁通量ΦD不為0,當(dāng)電流切斷后,ΦD最終也減小為0,所以D中也有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 9. (10分)如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧套在條形磁鐵的中心位置,若將彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過彈簧所包圍面積的磁通量變化情況是________,環(huán)內(nèi)________(選填“有”或“無”)感應(yīng)電流。 【解析】彈簧所圍成面積的磁通量是條形磁鐵內(nèi)部的磁感線的條數(shù)與條形磁鐵外部(彈簧所圍成面積內(nèi))的磁感線條數(shù)之

10、差,這個差值等于彈簧所圍面積的外部磁感線條數(shù)。所以當(dāng)彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過彈簧所包圍面積的磁通量減小; 由于環(huán)形金屬軟彈簧是閉合的,穿過彈簧所包圍面積的磁通量減小,故有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 答案:減小　有 10. (34分)矩形線框abcd的邊長分別為l1、l2,可繞它的一條對稱軸OO′轉(zhuǎn)動,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,方向與OO′垂直,初位置時線圈平面與B平行,如圖所示。 (1)初位置時穿過線框的磁通量Φ0為多少? (2)當(dāng)線框沿如圖所示方向繞過60°時,磁通量Φ2為多少?這一過程中磁通量的變化ΔΦ1為多少? (3)當(dāng)線框繞軸沿圖示方向由(2)問中的位置再轉(zhuǎn)過60°

11、位置時,磁通量Φ2為多少?這一過程中ΔΦ2=Φ3-Φ2為多少? 【解析】本題的關(guān)鍵是分析矩形線框的平面是否與B垂直,只有垂直時才能應(yīng)用Φ=B·S,不垂直時可把面積沿與B垂直方向投影,為能清晰地觀察面積與B夾角的情況,可作出其俯視圖如圖所示。 (1)當(dāng)處于如圖所示ad位置時,從俯視圖可看出沒有磁感線穿過矩形線框,故 Φ0=0。 (2)當(dāng)繞軸(從上往下看)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動60°到a′d′位置時,線框與B的夾角θ=60°。 所以Φ2=B·Ssin 60°=Bl1l2 ΔΦ1=Φ2-Φ0= Bl1l2。 (3)當(dāng)再由a′d′位置逆時針轉(zhuǎn)60°時,到a″d″,這時線框與B方向成120°

12、角。 所以Φ2=B·Ssin 120°=Bl1l2, ΔΦ2=Φ3-Φ2=Bl1l2-Bl1l2=0。 答案:(1)0　(2)Bl1l2　 Bl1l2　(3)Bl1l2　0 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1.法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上,如圖甲所示,線圈A的電路在開關(guān)S接觸或斷開的瞬間,線圈B中產(chǎn)生瞬時電流。法拉第發(fā)現(xiàn),鐵環(huán)并不是必需的,拿走鐵環(huán),再做這個實驗,電磁感應(yīng)現(xiàn)象仍然發(fā)生。只是線圈B中的電流弱些,如圖乙所示。思考: (1)為什么在開關(guān)斷開和閉合的瞬間線圈B中有感應(yīng)電流產(chǎn)生? (2)開關(guān)斷開或者閉合以后線圈B中還有電流產(chǎn)生嗎? (3)你能否由此總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件? 【

13、解題指南】(1)鐵環(huán)的作用是使磁通量及其變化大。 (2)產(chǎn)生關(guān)于電流的條件是電路閉合和穿過電路的磁通量變化。 【解析】(1)開關(guān)斷開和閉合時,A電路中電流發(fā)生變化,從而使A線圈產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化,穿過B線圈的磁通量發(fā)生變化,從而使B中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (2)當(dāng)開關(guān)斷開或閉合后,A電路穩(wěn)定,周圍的磁場不發(fā)生變化,穿過B線圈的磁通量不變化,B線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (3)產(chǎn)生感應(yīng)電流需兩個條件:①閉合電路;②磁通量 發(fā)生變化。 答案:見解析 2. 如圖所示,線圈A中接有電源,線圈B有一半的面積處在線圈A中,兩線圈平行但不接觸,則在開關(guān)S閉合的瞬間,線圈B中有無感應(yīng)電流? 【解析

14、】將S閉合的瞬間,與線圈A組成的閉合電路有電流通過,線圈A產(chǎn)生的磁場要穿過線圈B,線圈A是環(huán)形電流,其磁場不僅穿過所包圍的面積,方向向外;也穿過線圈外的廣大面積,方向向里,所包圍的內(nèi)面積上的磁感線密度大,外圍面積上的磁感線密度小,對線圈B與A重合的一半面積上向外的磁通量大于另一半面積上向內(nèi)的磁通量,因此線圈B所包圍的總磁通量不為零,而是方向向外,也就是說在開關(guān)S閉合的瞬間,穿過線圈B的磁通量增加,所以有感應(yīng)電流。 答案:有感應(yīng)電流 【補償訓(xùn)練】 如圖所示,要使L1回路中有感應(yīng)電流,問下列幾種情況下是什么原因?qū)е碌? (1)接通開關(guān)S的瞬間。 (2)接通開關(guān)S后,將滑片P向左滑動。 (3)接通開關(guān)S后,將軟鐵芯插入L2中。 【解析】(1)接通開關(guān)S的瞬間,L2中的電流從無到有,使L1中的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (2)接通開關(guān)S以后,將滑片P向左滑動,使L2電路中的電阻變大,電流減小,線圈L2中的磁場變?nèi)?引起穿過L1中的磁通量減少,產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (3)接通開關(guān)S后,將軟鐵芯插入L2中,使L2中的磁場增強,引起L1中的磁通量增加,產(chǎn)生感應(yīng)電流。 答案:見解析 8