2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 課時(shí)提升作業(yè)一 4.1-4.2 劃時(shí)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.doc

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課時(shí)提升作業(yè) 一 劃時(shí)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?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),1831年,英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,選項(xiàng)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(huà)一個(gè)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(guò)B圓內(nèi)的磁通量 (　　) A.為零　　　 B.垂直向里 C.垂直向外　 D.條件不足,無(wú)法判斷 【解析】選B。本題實(shí)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(guò)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(méi)閉合,無(wú)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(guò)線圈的磁感線相互抵消,Φ恒為零,無(wú)感應(yīng)電流;D中,磁通量不發(fā)生變化,無(wú)感應(yīng)電流。故選B。 【補(bǔ)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(xiàng)中,線框中磁通量發(fā)生變化,能產(chǎn)生感應(yīng)電流。C選項(xiàng)中,線框磁通量一直為零,D選項(xiàng)中,線框磁通量保持不變,故C、D選項(xiàng)中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。 4.在一部小說(shuō)中描述了這樣一種竊聽(tīng)電話的方法:竊賊將并排在一起的電話線分開(kāi),在其中一根電話線的旁邊鋪設(shè)一條兩端分別與竊聽(tīng)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(shuō)法中正確的是 (　　) A.可以竊聽(tīng)到電話,因?yàn)殡娫捴械碾娏髁鬟M(jìn)了竊聽(tīng)器 B.可以竊聽(tīng)到電話,因?yàn)殡娫捴械碾娏髟诎l(fā)生變化,在竊聽(tīng)電路中引起了感應(yīng)電流 C.不能竊聽(tīng)到電話,因?yàn)楦`聽(tīng)器的導(dǎo)線沒(méi)有與電話線連在一起 D.不能竊聽(tīng)到電話,因?yàn)楦`聽(tīng)器的導(dǎo)線與電話線是絕緣的 【解析】選B。因?yàn)殡娫捴械碾娏髟诎l(fā)生變化,在竊聽(tīng)電路中引起了感應(yīng)電流,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)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(qiáng)磁場(chǎng)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?gòu)椈芍挟a(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是 (　　) A.保持該圓的周長(zhǎng)不變,將彈簧由圓形拉成方形 B.保持該圓的周長(zhǎng)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(chǎng)不變,線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角也不變,若面積大小變化,穿過(guò)線圈的磁通量就變化,線圈中就會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,反之,就不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。周長(zhǎng)不變,圓形變成方形或三角形,面積肯定發(fā)生變化,就會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。故選項(xiàng)A、B正確,C、D錯(cuò)誤。 【總結(jié)提升】引起磁通量變化的途徑 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度B和線圈的面積S都發(fā)生變化。 (4)磁感應(yīng)強(qiáng)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(jī),a、b、c、d是空間四個(gè)可用電刷與銅盤(pán)邊緣接觸的點(diǎn),O1、O2是銅盤(pán)軸線導(dǎo)線的接線端,M、N是電流表的接線端。現(xiàn)在將銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此時(shí)銅盤(pán)相當(dāng)于電源,銅盤(pán)邊緣和中心相當(dāng)于電源的兩個(gè)極,則要想觀察到感應(yīng)電流,M、N分別連接電源的兩個(gè)極即可,故可知只有B項(xiàng)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(jì),則(　　) A.保持開(kāi)關(guān)S閉合狀態(tài),G的示數(shù)不為零 B.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,G的示數(shù)不為零 C.保持開(kāi)關(guān)S閉合狀態(tài),改變變阻器R0滑動(dòng)觸頭的位置,G的示數(shù)為零 D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間,G的示數(shù)為零 【解析】選B。開(kāi)關(guān)閉合瞬間,線圈Ⅰ中電流從無(wú)到有,電流的磁場(chǎng)也從無(wú)到有,穿過(guò)線圈Ⅱ的磁通量從無(wú)到有,線圈Ⅱ中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流計(jì)G有示數(shù),B正確;開(kāi)關(guān)閉合穩(wěn)定后,線圈Ⅰ中電流穩(wěn)定不變,電流的磁場(chǎng)不變,此時(shí)線圈Ⅱ雖有磁通量但磁通量穩(wěn)定不變,線圈Ⅱ中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計(jì)G無(wú)示數(shù),A錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)閉合穩(wěn)定后,來(lái)回移動(dòng)滑動(dòng)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(chǎng)也發(fā)生變化,穿過(guò)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(jì)G有示數(shù),C錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間,線圈Ⅰ中電流從有到無(wú),電流的磁場(chǎng)也從有到無(wú),穿過(guò)線圈Ⅱ的磁通量也從有到無(wú),線圈Ⅱ中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計(jì)G有示數(shù),D錯(cuò)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(shí),閉合回路中會(huì)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(chǎng),其磁感線是一些以直導(dǎo)線為軸的無(wú)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(chǎng)分布情況是:靠近直導(dǎo)線處磁場(chǎng)強(qiáng),遠(yuǎn)離直導(dǎo)線處磁場(chǎng)弱。所以,A中穿過(guò)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(jìn)=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(chǎng)平行,穿過(guò)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(guò)線圈的磁通量如圖乙所示,Φ進(jìn)>Φ出,即ΦC≠0,當(dāng)切斷導(dǎo)線中的電流后,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間,穿過(guò)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(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)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(guò)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(wú)”)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)之差,這個(gè)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(guò)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(guò)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(zhǎng)分別為l1、l2,可繞它的一條對(duì)稱軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與OO′垂直,初位置時(shí)線圈平面與B平行,如圖所示。 (1)初位置時(shí)穿過(guò)線框的磁通量Φ0為多少? (2)當(dāng)線框沿如圖所示方向繞過(guò)60時(shí),磁通量Φ2為多少?這一過(guò)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(wèn)中的位置再轉(zhuǎn)過(guò)60位置時(shí),磁通量Φ2為多少?這一過(guò)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(shí)才能應(yīng)用Φ=BS,不垂直時(shí)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(shí),從俯視圖可看出沒(méi)有磁感線穿過(guò)矩形線框,故 Φ0=0。 (2)當(dāng)繞軸(從上往下看)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)60到a′d′位置時(shí),線框與B的夾角θ=60。 所以Φ2=BSsin 60=32Bl1l2 ΔΦ1=Φ2-Φ0=32 Bl1l2。 (3)當(dāng)再由a′d′位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)60時(shí),到a″d″,這時(shí)線框與B方向成120角。 所以Φ2=BSsin 120=32Bl1l2, ΔΦ2=Φ3-Φ2=32Bl1l2-32Bl1l2=0。 答案:(1)0　(2)32Bl1l2　 32Bl1l2　(3)32Bl1l2　0 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1.法拉第把兩個(gè)線圈繞在一個(gè)鐵環(huán)上,如圖甲所示,線圈A的電路在開(kāi)關(guān)S接觸或斷開(kāi)的瞬間,線圈B中產(chǎn)生瞬時(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn),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(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合的瞬間線圈B中有感應(yīng)電流產(chǎn)生? (2)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)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? 【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(guò)電路的磁通量變化。 【解析】(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合時(shí),A電路中電流發(fā)生變化,從而使A線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化,穿過(guò)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(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合后,A電路穩(wěn)定,周圍的磁場(chǎng)不發(fā)生變化,穿過(guò)B線圈的磁通量不變化,B線圈中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (3)產(chǎn)生感應(yīng)電流需兩個(gè)條件:①閉合電路;②磁通量 發(fā)生變化。 答案:見(jiàn)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(kāi)關(guān)S閉合的瞬間,線圈B中有無(wú)感應(yīng)電流? 【解析】將S閉合的瞬間,與線圈A組成的閉合電路有電流通過(guò),線圈A產(chǎn)生的磁場(chǎng)要穿過(guò)線圈B,線圈A是環(huán)形電流,其磁場(chǎng)不僅穿過(guò)所包圍的面積,方向向外;也穿過(guò)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(duì)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(shuō)在開(kāi)關(guān)S閉合的瞬間,穿過(guò)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(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖所示,要使L1回路中有感應(yīng)電流,問(wèn)下列幾種情況下是什么原因?qū)е碌? (1)接通開(kāi)關(guān)S的瞬間。 (2)接通開(kāi)關(guān)S后,將滑片P向左滑動(dòng)。 (3)接通開(kāi)關(guān)S后,將軟鐵芯插入L2中。 【解析】(1)接通開(kāi)關(guān)S的瞬間,L2中的電流從無(wú)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(kāi)關(guān)S以后,將滑片P向左滑動(dòng),使L2電路中的電阻變大,電流減小,線圈L2中的磁場(chǎng)變?nèi)?引起穿過(guò)L1中的磁通量減少,產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (3)接通開(kāi)關(guān)S后,將軟鐵芯插入L2中,使L2中的磁場(chǎng)增強(qiáng),引起L1中的磁通量增加,產(chǎn)生感應(yīng)電流。 答案:見(jiàn)解析