一4.1_4.2划时代的发现探究感应电流的产生条件新人教版选修3_2.doc

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1、1课时提升作业 一 划时代的发现 探究感应电流的产生条件(40分钟 100 分)一、选择题(本题共 8小题,每小题 7分,共 56分)1.首先发现电流的磁效应和电磁感应的物理学家分别是 ( )A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次C.奥斯特和安培 D.奥斯特和法拉第【解析】选 D。1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,1831 年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,选项 D正确。2.如图所示,大圆导线环 A中通有电流,方向如图所示,另在导线环 A所在的平面内画一个圆B,它的一半面积在 A环内,另一半面积在 A环外,则穿过 B圆内的磁通量 ( )A.为零 B.垂直向里C.垂直向外

2、D.条件不足,无法判断【解析】选 B。本题实际上是考查环形电流的磁感线分布:中心密,外部稀疏,所以,穿过 B圆的总磁通量是向里的,故选 B。3.下图中能产生感应电流的是 ( )【解析】选 B。根据产生感应电流的条件:A 中,电路没闭合,无感应电流;B 中,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C 中,穿过线圈的磁感线相互抵消, 恒为零,无感应电流;D中,磁通量不发生变化,无感应电流。故选 B。【补偿训练】(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 ( )2【解析】选 A、B。A、B 选项中,线框中磁通量发生变化,能产生感应电流。C 选项中,线框磁通量一直为零,D 选项中,线

3、框磁通量保持不变,故 C、D 选项中不能产生感应电流。4.在一部小说中描述了这样一种窃听电话的方法:窃贼将并排在一起的电话线分开,在其中一根电话线的旁边铺设一条两端分别与窃听器连接的导线,这条导线与电话线是绝缘的,如图所示,下列说法中正确的是 ( )A.可以窃听到电话,因为电话中的电流流进了窃听器B.可以窃听到电话,因为电话中的电流在发生变化,在窃听电路中引起了感应电流C.不能窃听到电话,因为窃听器的导线没有与电话线连在一起D.不能窃听到电话,因为窃听器的导线与电话线是绝缘的【解析】选 B。因为电话中的电流在发生变化,在窃听电路中引起了感应电流,故选项 B正确,A、C、D 错误。5.(多选)如

4、图所示,环形金属软弹簧所处平面与某一匀强磁场垂直,将弹簧沿半径方向向外拉成圆形,则以下措施使该金属弹簧中产生电磁感应现象的是 ( )A.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成方形B.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成三角形C.保持该圆的面积不变,将弹簧由圆形拉成方形D.保持该圆的面积不变,将弹簧由圆形拉成三角形【解析】选 A、B。磁场不变,线圈平面与磁场方向的夹角也不变,若面积大小变化,穿过线圈的磁通量就变化,线圈中就会产生电磁感应现象,反之,就不会产生电磁感应现象。周长不变,圆形变成方形或三角形,面积肯定发生变化,就会产生电磁感应现象。故选项 A、B 正确,C、D 错误。【总结提升】引起磁通

5、量变化的途径3(1)磁感应强度 B发生变化。(2)线圈的面积 S发生变化。(3)磁感应强度 B和线圈的面积 S都发生变化。(4)磁感应强度 B和线圈的面积 S的夹角发生变化。6.如图所示为感应式发电机,a、b、c、d 是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点,O 1、O 2是铜盘轴线导线的接线端,M、N 是电流表的接线端。现在将铜盘转动,能观察到感应电流的是 ( )A.将电流表的接线端 M、N 分别连接 a、c 位置B.将电流表的接线端 M、N 分别连接 O1、a 位置C.将电流表的接线端 M、N 分别连接 O1、O 2位置D.将电流表的接线端 M、N 分别连接 c、d 位置【解析】选 B。当铜盘

6、转动时,其切割磁感线产生感应电动势,此时铜盘相当于电源,铜盘边缘和中心相当于电源的两个极,则要想观察到感应电流,M、N 分别连接电源的两个极即可,故可知只有 B项正确。7.绕在同一铁芯上的线圈、按如图所示方法连接,G 为电流计,则( )A.保持开关 S闭合状态,G 的示数不为零B.开关 S闭合瞬间,G 的示数不为零C.保持开关 S闭合状态,改变变阻器 R0滑动触头的位置,G 的示数为零D.断开开关 S的瞬间,G 的示数为零【解析】选 B。开关闭合瞬间,线圈中电流从无到有,电流的磁场也从无到有,穿过线圈的磁通量从无到有,线圈中产生感应电流,电流计 G有示数,B 正确;开关闭合稳定后,线圈中电流稳

7、定不变,电流的磁场不变,此时线圈虽有磁通量但磁通量稳定不变,线圈中无4感应电流产生,电流计 G无示数,A 错误;开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片,电阻变化,线圈中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化,穿过线圈的磁通量也发生变化,线圈中有感应电流产生,电流计 G有示数,C 错误;开关断开瞬间,线圈中电流从有到无,电流的磁场也从有到无,穿过线圈的磁通量也从有到无,线圈中有感应电流产生,电流计G有示数,D 错误。8.(多选)如图所示,用导线做成圆形或正方形回路,这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘),下列组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应电流产生的是 ( )【解析】选

8、C、D。利用安培定则判断直线电流产生的磁场,其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆,即磁感线所在平面均垂直于导线,且直线电流产生的磁场分布情况是:靠近直导线处磁场强,远离直导线处磁场弱。所以,A 中穿过圆形线圈的磁通量如图甲所示,其有效磁通量为 A= 出 - 进 =0,且始终为 0,即使切断导线中的电流, A也始终为 0,A中不可能产生感应电流。B 中线圈平面与导线的磁场平行,穿过 B的磁通量也始终为 0,B中也不能产生感应电流。C 中穿过线圈的磁通量如图乙所示, 进 出 ,即 C0,当切断导线中的电流后,经过一定时间,穿过线圈的磁通量 C减小为 0,所以 C中有感应电流产生。D 中线圈的磁

9、通量 D不为 0,当电流切断后, D最终也减小为 0,所以 D中也有感应电流产生。二、非选择题(本题共 2小题,共 44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)9. (10分)如图所示,环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置,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变化情况是_,环内_(选填“有”或“无”)感应电流。5【解析】弹簧所围成面积的磁通量是条形磁铁内部的磁感线的条数与条形磁铁外部(弹簧所围成面积内)的磁感线条数之差,这个差值等于弹簧所围面积的外部磁感线条数。所以当弹簧沿半径向外拉,使其面积增大,则穿过弹簧所包围面积的磁通量减小;由于环形金属软弹

10、簧是闭合的,穿过弹簧所包围面积的磁通量减小,故有感应电流产生。答案:减小 有10. (34分)矩形线框 abcd的边长分别为 l1、 l2,可绕它的一条对称轴 OO转动,匀强磁场的磁感应强度为 B,方向与 OO垂直,初位置时线圈平面与 B平行,如图所示。(1)初位置时穿过线框的磁通量 0为多少?(2)当线框沿如图所示方向绕过 60时,磁通量 2为多少?这一过程中磁通量的变化 1为多少?(3)当线框绕轴沿图示方向由(2)问中的位置再转过 60位置时,磁通量 2为多少?这一过程中 2= 3- 2为多少?【解析】本题的关键是分析矩形线框的平面是否与 B垂直,只有垂直时才能应用 =BS,不垂直时可把面

11、积沿与 B垂直方向投影,为能清晰地观察面积与 B夹角的情况,可作出其俯视图如图所示。(1)当处于如图所示 ad位置时,从俯视图可看出没有磁感线穿过矩形线框,故 0=0。(2)当绕轴(从上往下看)沿逆时针方向转动 60到 ad位置时,线框与 B的夹角 =60。6所以 2=BSsin 60= Bl1l2 1= 2- 0= Bl1l2。(3)当再由 ad位置逆时针转 60时,到 ad,这时线框与 B方向成 120角。所以 2=BSsin 120= Bl1l2, 2= 3- 2= Bl1l2- Bl1l2=0。答案:(1)0 (2) Bl1l2 Bl1l2 (3) Bl1l2 0【能力挑战区】1.法拉

12、第把两个线圈绕在一个铁环上,如图甲所示,线圈 A的电路在开关 S接触或断开的瞬间,线圈 B中产生瞬时电流。法拉第发现,铁环并不是必需的,拿走铁环,再做这个实验,电磁感应现象仍然发生。只是线圈 B中的电流弱些,如图乙所示。思考:(1)为什么在开关断开和闭合的瞬间线圈 B中有感应电流产生?(2)开关断开或者闭合以后线圈 B中还有电流产生吗?(3)你能否由此总结出产生感应电流的条件?【解题指南】(1)铁环的作用是使磁通量及其变化大。(2)产生关于电流的条件是电路闭合和穿过电路的磁通量变化。【解析】(1)开关断开和闭合时,A 电路中电流发生变化,从而使 A线圈产生的磁场发生变化,穿7过 B线圈的磁通量

13、发生变化,从而使 B中产生感应电流。(2)当开关断开或闭合后,A 电路稳定,周围的磁场不发生变化,穿过 B线圈的磁通量不变化,B线圈中无感应电流产生。(3)产生感应电流需两个条件:闭合电路;磁通量发生变化。答案:见解析2. 如图所示,线圈 A中接有电源,线圈 B有一半的面积处在线圈 A中,两线圈平行但不接触,则在开关 S闭合的瞬间,线圈 B中有无感应电流? 【解析】将 S闭合的瞬间,与线圈 A组成的闭合电路有电流通过,线圈 A产生的磁场要穿过线圈 B,线圈 A是环形电流,其磁场不仅穿过所包围的面积,方向向外;也穿过线圈外的广大面积,方向向里,所包围的内面积上的磁感线密度大,外围面积上的磁感线密

14、度小,对线圈 B与 A重合的一半面积上向外的磁通量大于另一半面积上向内的磁通量,因此线圈 B所包围的总磁通量不为零,而是方向向外,也就是说在开关 S闭合的瞬间,穿过线圈 B的磁通量增加,所以有感应电流。答案:有感应电流【补偿训练】如图所示,要使 L1回路中有感应电流,问下列几种情况下是什么原因导致的?(1)接通开关 S的瞬间。(2)接通开关 S后,将滑片 P向左滑动。(3)接通开关 S后,将软铁芯插入 L2中。【解析】(1)接通开关 S的瞬间,L 2中的电流从无到有,使 L1中的磁通量发生变化,产生感应电流。8(2)接通开关 S以后,将滑片 P向左滑动,使 L2电路中的电阻变大,电流减小,线圈 L2中的磁场变弱,引起穿过 L1中的磁通量减少,产生感应电流。(3)接通开关 S后,将软铁芯插入 L2中,使 L2中的磁场增强,引起 L1中的磁通量增加,产生感应电流。答案:见解析