1.关于电磁感应现象,下列说法中正确的是( )
A.只要有磁感线穿过电路,电路中就有感应电流
B.只要闭合电路在做切割磁感线运动,电路中就有感应电流
C.只要穿过闭合电路的磁通量足够大,电路中就有感应电流
D.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电流
解析:选D.产生感应电流的条件:一是电路闭合,二是穿过电路的磁通量发生变化,二者必须同时满足,A、C项错误,D项正确.闭合电路切割磁感线时,穿过其中的磁通量不一定变化,也不一定产生感应电流,B错误.
图4-1-12
2.将条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,并使条形磁铁中心线穿过圆环中心,如图4-1-12所示,若圆环为弹性环,其形状由a扩大到b,那么圆环内磁通量的变化情况是( )
A.磁通量增大
B.磁通量减小
C.磁通量不变
D.无法判断
解析:选B.作出俯视图,如图所示,穿过环a、b的磁感线有进有出,相互抵消后,得Φa=Φ出-Φ进,Φb=Φ出-Φ进′.从a、b中穿出的磁感线条数相同,但从b中穿入的磁感线条数更多,故Φa>Φb.
3.有一正方形闭合线圈,在足够大的匀强磁场中运动.图4-1-13中能产生感应电流的是( )
图4-1-13
解析:选D.A中线圈不切割磁感线,所以A中线圈没有感应电流产生.即使切割了磁感线,也不能保证就能产生感应电流,比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线,但闭合线圈的磁通量没有发生变化,故B、C中的线圈也没有感应电流产生.
图4-1-14
4.如图4-1-14,A、B两回路中各有一开关S1、S2,且回路A中接有电,回路B中接有灵敏电流计,下列操作及相应的结果可能实现的是( )
A.先闭合S2,后闭合S1的瞬间,电流计指针偏转
B.S1、S2闭合后,在断开S2的瞬间,电流计指针偏转
C.先闭合S1,后闭合S2的瞬间,电流计指针偏转
D.S1、S2闭合后,在断开S1的瞬间,电流计指针偏转
解析:选AD.先闭合S2形成闭合电路,然后将S1断开或闭合的瞬间,由于电磁感应在B中产生感应电流,而使电流计指针偏转.A、D正确.
图4-1-15
5.在图4-1-15中,线圈平面与匀强磁场垂直,若其回路面积从10 2变为20 2,同时把磁感应强度从1 T变为2 T,则回路中的磁通量的变化量是多少?
解析:回路中的磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=(20×2-10×1) Wb=30 Wb.
答案:30 Wb
一、选择题
图4-1-16
1.如图4-1-16所示,通电螺线管水平固定,OO′为其轴线,a、b、c三点在该轴线上,在这三点处各放一个完全相同的小圆环,且各圆环平面垂直于OO′轴.则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系,下列判断正确的是( )
A.Ba=Bb=Bc,Φa=Φb=Φc
B.Ba>Bb>Bc,Φa<Φb<Φc
C.Ba>Bb>Bc,Φa>Φb>Φc
D.Ba>Bb>Bc,Φa=Φb=Φc
解析:选C.根据通电螺线管产生的磁场特点可知Ba>Bb>Bc,由Φ=BS可得Φa>Φb>Φc,故C正确.
图4-1-17
2.在图4-1-17中,若回路面积从S0=8 2变到St=18 2,磁感应强度B同时从B0=0.1 T方向垂直纸面向里变到Bt=0.8 T方向垂直纸面向外,则回路中的磁通量的变化量为( )
A.7 Wb B.13.6 Wb
C.15.2 Wb D.20.6 Wb
解析:选C.因为B、S都变化.所以可用后的磁通量减去原的磁通量.取后的磁通量为正.
ΔΦ=Φt-Φ0=BtSt-(-B0S0)=0.8×18 Wb-(-0.1×8)Wb=15.2 Wb,故C对.
图4-1-18
3. (2011年东省济南市高二质检)如图4-1-18所示,a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内,当线圈a中有电流I通过时,它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc,下列说法中正确的是( )
A.Φa<Φb<Φc B.Φa>Φb>Φc
C.Φa<Φc<Φb D.Φa>Φc>Φb
解析:选B.当a中有电流通过时,穿过a、b、c三个闭合线圈向里的磁感线条数一样多,向外的磁感线条数c最多,其次是b,a中无向外的磁感线,因此,据合磁通量的计算,应该是Φa>Φb>Φc.
图4-1-19
4.如图4-1-19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导线ef.已知ef平行于ab,当ef竖直向上平移时,电流磁场穿入圆面积的磁通量将( )
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.始终为零
D.不为零,但保持不变
解析:选C.利用安培定则判断直线电流产生的磁场,作出俯视图如图.考虑到磁场具有对称性,可以知道,穿入线圈的磁感线的条数与穿出线圈的磁感线的条数是相等的.故选C.
图4-1-20
5.如图4-1-20所示,绕在铁芯上的线圈与电、滑动变阻器和开关组成一闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a,下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是( )
A.线圈中通以恒定的电流
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.将开关突然断开的瞬间
解析:选A.线圈中通以恒定电流时,铜环a处磁场不变,穿过铜环的磁通量不变,铜环中不产生感应电流,变阻器滑片移动或开关断开时,线圈中电流变化,铜环a处磁场变化,穿过铜环的磁通量变化,产生感应电流,故应选A.
图4-1-21
6.如图4-1-21所示,在匀强磁场中的U形导轨上,有两根等长的平行导线ab和cd,以相同的速度v匀速向右滑动.为使ab中有感应电流产生,对开关S说( )
A.打开和闭合都可以
B.应打开
C.打开和闭合都不行
D.应闭合
解析:选D.若开关打开,导线运动时,闭合回路abdc中磁通量不变,不产生感应电流;若开关闭合,导线运动时,闭合回路abN中磁通量变化,产生感应电流.所以,应选D选项.
图4-1-22
7.如图4-1-22所示,导线框abcd放在光滑的平行导轨上,与导轨接触良好,现使导线框abcd向右运动,G1、G2是两只电流表,则( )
A.G1、G2中都有电流通过
B.G1、G2中都没有电流通过
C.只有G1中有电流通过
D.只有G2中有电流通过
解析:选A.虽然线圈abcd构成的闭合回路中没有磁通量的变化,但电流表G1与线框abcd构成的闭合回路中磁通量发生变化,有感应电流流过G1和G2,所以A对.
图4-1-23
8.如图4-1-23所示,一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下,进入匀强磁场中,然后再从磁场中穿出.已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h,那么下列说法中正确的是( )
A.线框只在进入和穿出磁场的过程中,才有感应电流产生
B.线框从进入到穿出磁场的整个过程中,都有感应电流产生
C.线框在进入和穿出磁场的过程中,都是机械能转变成电能
D.整个线框都在磁场中运动时,机械能转变成电能
解析:选AC.产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化,线框全部在磁场中时,磁通量不变,不产生感应电流,故B错.而进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化,也就产生了感应电流,故A正确.在产生感应电流的过程中消耗了机械能,故C正确D错误.
二、非选择题
图4-1-24
9.(2011年永安高二检测)如图4-1-24所示,一闭合金属环从上而下通过通电螺线管,b为螺线管的中点,金属环通过a、b、c三处时,能产生感应电流吗?
解析:根据螺线管产生的磁场的特点,金属环通过a处时,穿过金属环的磁通量变大,能产生感应电流,金属环通过b处时,穿过金属环的磁通量瞬间不变,不产生感应电流,金属环通过c处时,穿过金属环的磁通量变小,产生感应电流.
答案:金属环通过a、c处时产生感应电流;通过b处时不产生感应电流.
图4-1-25
10.如图4-1-25所示,固定在水平桌面上的金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动,此时adeb构成一个边长为L的正方形,开始时磁感应强度为B0.若从t=0时刻起,磁感应强度逐渐减小,棒以恒定速度v向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感应强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)?
解析:要使电路中感应电流为零,只需穿过闭合电路中的总磁通量不变,故BL(L+vt)=B0L2,∴B=B0LL+vt.
答案:B=B0LL+vt
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