2021学年高中物理分层作业一划时代的发现探究感应电流的产生条件含解析新人教版选修32

-1-分层作业(一)划时代的发现探究感应电流的产生条件[基础达标练]题组一磁通量和磁通量变化1．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面，边长为a的正方形线框与磁场垂直，且一条对角线与磁场边界重合．则通过线圈平面的磁通量为()A.12Ba2B．BaC．Ba2D．2Ba2．如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电直导线ef，已知ef平行于ab.当ef竖直向上平移时，电流产生的磁场穿过圆的磁通量将()A．逐渐增大B．逐渐减小C．始终为零D．不为零，但保持不变3．如图所示，单匝矩形线框平面与匀强磁场方向垂直，穿过线框的磁通量为Φ.若磁感应强度变为原来的两倍，则磁通量变为()A.14ΦB.12ΦC．2ΦD．4Φ4.-2-如图所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内且各圆心重合，当线圈a中有电流I通过时，穿过三个线圈的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是()A．ΦaΦbΦcB．ΦaΦbΦcC．ΦaΦcΦbD．ΦaΦcΦb5．如图所示，正方形金属线圈a和b的边长分别为l和2l，线圈a内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A．1:1B．1:2C．1:3D．1:4题组二产生感应电流的条件6．(多选)在如图所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是()7．(多选)如图所示，线圈abcd在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下线圈中有感应电流产生()A．把线圈变成圆形(周长不变)B．使线圈在磁场中加速平移C．使磁场增强或减弱D．使线圈以过ab的直线为轴旋转8．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接，线圈A插入线圈B中，下列说法中正确的是()-3-A．闭合开关电流稳定后，将线圈A从线圈B中拔出过程中，电流计指针不会发生偏转B．开关闭合瞬间，电流计指针会发生偏转，而断开瞬间电流计指针不会偏转C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针始终指在零刻度D．开关闭合后，无论滑动变阻器的滑片P如何滑动，电流计指针都会偏离零刻度9．如图所示，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，下列办法中不可行的是()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°)10．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()A．将开关突然断开的瞬间B．通电时，使变阻器的滑片P匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P加速移动D．线圈中通以恒定的电流11．如图所示，在纸面内放有一个条形磁铁和一个圆形线圈(位于磁铁正中央)，下列情况中能使线圈中产生感应电流的是()A．将磁铁在纸面内向上平移B．将磁铁在纸面内向右平移-4-C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内[能力提升练]12．如图所示通有恒定电流的直导线与闭合金属矩形线框分别在靠近的两平行平面内，当矩形线框从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)()A．一直增加B．一直减少C．先增加后减少D．先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少13．(多选)某学校操场上有如图所示的运动器械：两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上．静止时ab水平且沿东西方向．已知当地的地磁场方向自南向北斜向下跟竖直方向成45°，现让ab随链条荡起来，跟竖直方向最大偏角为45°，则下列说法正确的是()A．当ab棒自南向北经过最低点时，ab中有感应电流B．当链条与竖直方向成45°时，回路中感应电流为零C．当ab棒自南向北经过最低点时，ab棒受安培力的作用D．在ab棒运动过程中，不断有磁场能转化为机械能14．在图中，若回路面积从S0＝8m2变到St＝18m2，磁感应强度B同时从B0＝0.1T方向垂直纸面向里变到Bt＝0.8T方向垂直纸面向外，则回路中的磁通量的变化量为()A．7WbB．13.6WbC．15.2WbD．20.6Wb15．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()-5-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16．(多选)如图所示，导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd，下列说法中正确的是()A．当滑动变阻器滑片向下滑动一小段距离时，abcd中有感应电流B．当滑动变阻器滑片向上滑动一小段距离时，abcd中有感应电流C．电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内竖直向上运动时，其中有感应电流D．电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，其中有感应电流-6-课时作业•详解答案•物理选修3－2分层作业(一)1．解析：线框在匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，则通过线框的磁通量是Φ＝12BS＝Ba22，故A正确，B、C、D错误．答案：A2.解析：作出磁感线穿过圆的情况的俯视图，如图所示，根据磁场对称性可以知道，穿入圆的磁感线的条数与穿出圆的磁感线的条数是相等的．故选C.答案：C3．解析：因线框平面与磁场方向垂直，故根据Φ＝BS可知，磁感应强度变为原来的两倍时，则磁通量变为2Φ，故C正确，A、B、D错误．答案：C4．解析：当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈垂直纸面向里的磁感线条数一样多，垂直纸面向外的磁感线条数c最多，其次是b，a中无垂直纸面向外的磁感线，因此，根据合磁通量的计算方法可知，应该是ΦaΦbΦc，选项B正确．答案：B5．解析：由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为：Φ＝BS，边长为l的正方形金属线圈范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为：S＝l2，结合图可知，穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的，所以磁通量都是：Φ＝Bl2.与线圈的大小无关，故A正确，B、C、D错误．答案：A6．解析：感应电流产生的条件是：只要穿过闭合线框的磁通量变化，闭合线框中就有感应电流产生．A图中，当线框转动过程中，线框中的磁通量发生变化，线框中有感应电流产生；B图中离通电直导线越远磁场越弱，所以当线框远离通电直导线时，线框中的磁通量不断变小，所以B图中也有感应电流产生；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线框中的磁通量为零，在向下移动过程中，线框中的磁通量一直为零，磁通量不变，线框中无感应电流产生；D图中，线框中的磁通量一直不变，线框中无感应电流产生．故正确答案为A、B.答案：AB-7-7．解析：线圈的面积变化，磁通量变化，A正确；无论线圈在磁场中匀速还是加速平移，磁通量都不变，B错误；线圈中的磁通量发生变化，C、D正确．答案：ACD8．解析：开关闭合后，线圈A插入或拔出、移动滑动变阻器滑片都可以使穿过线圈B的磁通量发生变化，都会使B产生感应电动势，故A错误；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，会产生感应电流，电流计指针均会偏转，故B错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动时，穿过线圈B的磁通量发生变化，会产生感应电流，电流计指针会发生偏转，故C错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P只要移动，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，产生感应电流，电流计指针会发生偏转，故D正确．答案：D9．解析：将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc边做切割磁感线运动，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，故A可行；当线框以ab边为轴转动(小于90°)时，线框的cd边的右半段做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量发生变化，所以线框中将产生感应电流，故B可行；当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以线框中会产生感应电流，故C可行；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)，故D不可行．答案：D10．解析：将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流，选项A错误；通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A的磁通量变化，产生感应电流，选项B错误；通电时，使变阻器的滑片P做加速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A的磁通量变化，产生感应电流，选项C错误；线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环A的磁通量不变，没有感应电流产生，选项D正确．答案：D11．解析：图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向上平移时，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生，选项A错误；将磁铁在纸面内向右平移时，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生，选项B错误；将磁铁绕垂直纸面的轴转动，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有-8-感应电流产生，选项C错误；将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内，将有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量增大，将产生感应电流，选项D正确．答案：D12.解析：如图所示，离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，从f→g穿过线框的磁通量增加；当线框跨在导线上从g→h运动时，磁通量减少，当导线在线框正中央h位置时，磁通量为零；从该位置向右(h→i)，磁通量又增加，当线框离开导线向右运动的过程中(i→j)，磁通量又减少，故选项A、B、C错误，D正确．答案：D13．解析：由于磁场斜向下跟竖直方向成45°，在最低点ab棒的速度水平向北，ab棒切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，棒中有感应电流，故A正确；链条跟竖直方向偏角为45°时，链条的运动速度为0，不切割磁感线，故感应电流为0，故B正确；ab棒自南向北经过最低点时，棒上有感应电流，电流方向与磁场方向不垂直，也不平行，则ab棒受安培力作用，故C正确；在ab棒运动过程中，不断有机械能转化为电能，故D错误．答案：ABC14．解析：因为B、S都变化，所以磁通量的变化量可用后来的磁通量减去原来的磁通量求解．取后来的磁通量为正，ΔΦ＝Φt－Φ0＝BtSt－(－B0S0)＝0.8×18Wb－(－0.1×8)Wb＝15.2Wb，故C对．答案：C15．解析：保持开关闭合时，电流不变，右侧线圈中磁通量不会变化，故不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，选项A正确；开关闭合的瞬间，线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转，选项B错误；开关断开瞬间，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转，选项C错误；移动变阻器滑片时，电流发生变化，右侧线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转，选项D错误．答案：A16．解析：当滑动变阻器滑片向下滑动一小段距离时，电阻变大，导线框MNQP中电流减小，PQ产生的磁场减弱，穿过abcd的磁通量减小，则abcd中有感应电流，故A正确；同理，当滑动变阻器滑片向上滑动一小段距离时，电阻变小时，导线框MNQP中电流增大，PQ产生的磁场增强，穿过abcd的磁通量增加，则abcd中有感应电流，故B正确；电阻不变，将abcd在-9-其原来所在的平面内竖直向上运动时，穿过abcd的磁通量不变，其中没有感应电流，故C错误；电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，穿过abcd的磁通量增加，其中有感应电流，故D正确．答案：ABD