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[随堂检测]1.唱卡拉OK用的话筒,内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是()A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势解析:选B.当声波使膜片前后振动时,膜片后的金属线圈就跟着振动,从而使处于永磁体的磁场的线圈切割磁感线.穿过线圈的磁通量发生改变,产生感应电流,从而将声音信号转化为电信号,这是电磁感应的工作原理.故选项B正确,选项A、C、D均错误.2.下列关于电磁感应的说法中,正确的是()A.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大B.穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零C.穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大D.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大解析:选D.ΔΦΔt越大,表示磁通量变化越快,感应电动势越大.3.磁通量是研究电磁感应的重要概念,关于对磁通量的理解,以下说法正确的是()A.磁场中某处的磁感应强度越大,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量一定越大B.放在磁场中某处的一个平面,穿过它的磁通量为零,则该处的磁感应强度一定为零C.磁场中某处的磁感应强度不变,放在该处线圈的面积也不变,则磁通量一定不变D.穿过线圈的磁通量大小可以用穿过线圈的磁感线条数来衡量解析:选D.磁通量的大小不仅仅与磁场的强弱和线圈的面积有关,还与线圈放在磁场中的角度有关,当线圈平面与磁场方向平行时,没有磁感线穿过它,则穿过它的磁通量为零,选项A、B错;引起磁通量变化的原因有:(1)磁场的变化;(2)线圈的面积变化;(3)线圈平面与磁场方向的夹角变化,选项C错;磁通量可以用“穿过闭合回路的磁感线的条数多少”来形象地理解“穿过这个闭合回路的磁通量”,选项D正确.4.如图所示,在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中,长为0.5m的导体棒AB在金属框架上以10m/s的速度向右滑动.R1=R2=20Ω,其他电阻不计,则流过AB的电流是()A.0.2AB.0.4AC.0.05AD.0.1A解析:选D.导体棒AB做切割磁感线运动产生的感应电动势E=Blv=0.2×0.5×10V=1.0V,总电阻R=R1·R2R1+R2=10Ω,I=ER=1.010A=0.1A,故D正确.5.有一正方形单匝线圈abcd处于匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直.在Δt=0.5s时间内,磁通量由Φ1=3Wb均匀增加到Φ2=6Wb.求:(1)在Δt内线圈中产生的感应电动势.(2)要使线圈中产生的感应电动势更大,可采取什么措施?解析:(1)由法拉第电磁感应定律得E=nΔΦΔt=Φ2-Φ1Δt=6-30.5V=6V.(2)由法拉第电磁感应定律知,要想增大感应电动势可增加线圈匝数n或增大磁通量的变化率.答案:(1)6V(2)增加线圈匝数增大磁通量的变化率[课时作业]一、选择题1.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解析:选A.电磁感应现象的产生条件是:穿过电路的磁通量发生变化.静止导线上的稳恒电流产生恒定的磁场,静止导线周围的磁通量没有发生变化,近旁静止线圈中不会有感应电流产生,A错.而B、C、D三项中都会产生电磁感应现象,有感应电动势(或感应电流)产生.2.如图所示,电流表与螺线管组成闭合电路.以下关于电流表指针偏转情况的陈述中正确的是()A.磁铁快速插入螺线管时比慢速插入螺线管时电流表指针偏转大B.磁铁快速插入螺线管和慢速插入螺线管,磁通量变化相同,故电流表指针偏转相同C.磁铁放在螺线管中不动时螺线管中的磁通量最大,所以电流表指针偏转最大D.将磁铁从螺线管中拉出时,磁通量减小,所以电流表指针偏转一定减小解析:选A.电流表的指针的偏转角度是由螺线管产生的感应电动势的大小决定,而感应电动势的大小取决于磁通量的变化率,所以A正确.3.在图所示的各种情况中,穿过回路的磁通量增大的有()A.图甲所示,在匀强磁场中,先把由弹簧状导线组成的回路撑开,后放手到恢复原状的过程中B.图乙所示,铜线ab在金属导轨上向右匀速运动过程中C.图丙所示,条形磁铁插入线圈的过程中D.图丁所示,闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线的过程中解析:选BC.四种情况下,穿过闭合回路的磁通量均发生变化,故都有感应电流产生.但甲中电路的面积减小,磁通量减小;乙中的ab向右移动时在磁场的闭合电路的面积增大,磁通量增大;丙中磁铁向下运动时通过线圈的磁场变强,磁通量也增大;丁中直线电流近处的磁场强,远处的磁场弱.所以线圈远离通电直导线时,磁通量也减小.所以B、C正确.4.如图所示,有限范围的匀强磁场宽度为d,将一个边长为l的正方形导线框以速度v匀速通过磁场区域.若dl,则线框中不产生感应电流的时间应等于()A.dvB.lvC.d-lvD.d-2lv答案:C5.将一磁铁缓慢或迅速地插到闭合线圈中的同一位置,两次发生变化的物理量不同的是()A.磁通量的变化量B.磁通量C.感应电流的电流大小D.感应电动势解析:选CD.两次过程相比,相同的物理量有:磁通量的变化量和线圈最终的磁通量.但由于两次作用的时间不同.磁通量的变化快慢不同,产生的感应电动势不同,由I=E/R知线圈中的感应电流也不同.6.穿过一个单匝线圈的磁通量,始终为每秒钟均匀地增大2Wb,则()A.线圈中的感应电动势每秒钟增加2VB.线圈中的感应电动势每秒钟减少2VC.线圈中的感应电动势始终为2VD.线圈中不产生感应电动势解析:选C.E=ΔΦΔt=2Wb1s=2V.7.穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示,在线圈内产生感应电动势最大值的时间是()A.0~2sB.2~4sC.4~6sD.6~10s解析:选C.由E=nΔΦΔt可知:ΔΦΔt取最大值时,感应电动势E的值最大,ΔΦΔt的值最大,即Φ-t图像斜率的绝对值最大.故选项C正确.8.如图所示,把矩形线框abdc放在磁感应强度为B的匀强磁场里,线框平面跟磁感线垂直,设线框可动部分ab在某一段时间内移到a1b1,关于线框中的磁通量及线框内产生的感应电动势的说法中正确的是()A.线框由ab移到a1b1过程中,线框中的磁通量不变B.线框由ab移到a1b1过程中,线框中的磁通量增大C.可动部分ab运动的速度越快,线框中产生的感应电动势越大D.可动部分由ab移到a1b1,对应的磁通量的变化是一定的,因此线框中产生的感应电动势的大小与移动速度大小无关解析:选BC.磁通量变化与否,关键看穿过abdc的磁感线的条数是否变化,线框从ab移到a1b1,磁通量的变化量一定,速度越快,时间越短,磁通量的变化率就越大,感应电动势就越大.二、非选择题9.如图所示,一个50匝的线圈的两端跟R=99Ω的电阻相连接,置于竖直向下的匀强磁场中,线圈的横截面积是20cm2,电阻为1Ω,磁感应强度以100T/s的变化率均匀减小.这一过程中通过电阻R的电流是多少?解析:由法拉第电磁感应定律可知,线圈中产生的感应电动势为E=nΔΦΔt=nΔBΔtS=50×100×20×10-4V=10V,根据闭合电路欧姆定律,感应电流大小为I=ER+r=1099+1A=0.1A.答案:0.1A10.从航天飞机上释放一个卫星,卫星和航天飞机之间用导电缆绳相连,这种卫星就是绳系卫星,可以用来进行多种科学实验.现有一个绳系卫星在赤道上空沿东西方向运行,卫星位于航天飞机的正下方,它和航天飞机之间的距离是20.5km,卫星所在处地磁场的磁感应强度是4.6×10-5T,沿水平方向从南向北.如果航天飞机和卫星的运行速度是7.6km/s,求缆绳两端的电压.解析:地磁场方向沿水平方向由南向北,而缆绳沿东西方向做垂直切割磁感线运动,此时缆绳两端电压U=Blv=4.6×10-5×20.5×103×7.6×103V≈7.2×103V.答案:7.2×103V
本文标题:2019-2020学年高中物理 第3章 划时代的发现 2 一条来之不易的规律——电磁感应定律随堂演练
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