高二物理 电磁感应基础知识 习题及答案解析.docx

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高二物理电磁感应基础知识习题及答案解析

电磁感应基础知识

一、选择题

1．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（）

A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象

B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在

C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值

D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律

2．1873年奥地利维也纳世博会上，比利时出生的法国工程师格拉姆在会展中偶然接错了导线，把另一直流发电机发出的电接到了他自己送展的直流发电机的电流输出端。

由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明，从而突破了人类在电能利用方面的一个瓶颈，此项发明是（）

A．新型直流发电机B．直流电动机C．交流电动机D．交流发电机

3．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”和“磁学”联系起来，在下面几个典型的实验设计思想中，所做的推论后来被实验否定的是（）

A．既然磁铁可以使近旁的铁块带磁，静电荷也可以使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线中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以在近旁的线圈中感应出电流

4．如图所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成

角，已知

，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为（）

A．BSB．

C．

D．

5．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导线ef。

已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将（）

A．逐渐增大B．逐渐减少

C．始终为零D．不为零，但保持不变

6．关于电磁感应，下列说法正确的是（）

A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流

B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流

C．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流

D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流

7．如图所示，用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合，哪些组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生？

（图A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，D图中直导线与圆形回路垂直，并与中心轴重合）（）

8．麦克风是常用的一种电子设备，它的内部就是一个小型传感器，把声音信号转变成电信号。

它的种类比较多，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，该线圈处在柱形永磁体的辐射状磁场中，当声音使膜片振动时，就能将声音信号转变成电信号，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现象工作的

C．膜片振动时，线圈内不会产生感应电流

D．膜片振动时，线圈内会产生感应电流

9．如图所示，a、b、c三个环水平套在条形磁铁外面，其中a和b两环大小相同，c环最大，a环位于N极处，b和c两环位于条形磁铁中部，则穿过三个环的磁通量的大小是（）

A．c环最大，a与b环相同B．三个环相同

C．b环比c环大D．a环一定比c环大

10．如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是（　　）

11．如图所示的条形磁铁的上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N端匀速平移到S端的过程中，线框中的感应电流的情况是（）

A．线框中始终无感应电流

B．线框中始终有感应电流

C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有了感应电流

D．开始无感应电流，当运动到磁铁中部的上方时有感应电流，后来又没有感应电流

12．带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内，则（）

A．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流产生

B．圆环不管怎样转动，小线圈内都没有感应电流产生

C．圆环在做变速运动时，小线圈内一定有感应电流产生

D．圆环在做匀速转动时，小线圈内没有感应电流产生

13．（2016淮安校级期中）如如图所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计G相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G中有示数的是（　　）

A．开关闭合瞬间

B．开关闭合一段时间后

C．开关闭合一段时间后，来回移动变阻器滑动端

D．开关断开瞬间

14．如图所示，将一个矩形线圈ABCD放入匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，线圈中会产生感应电流的是（）

A．矩形线圈做平行于磁感线的平移运动

B．矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动

C．矩形线圈绕AB边转动

D．矩形线圈绕BC边转动

15．如图所示，金属裸导线框abcd放在水平光滑金属导轨上，在磁场中向右运动，匀强磁场垂直水平面向下，则（）

A．G1表的指针发生偏转B．G2表的指针发生偏转

C．G1表的指针不发生偏转D．G2表的指针不发生偏转

16．匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为

，且

，线框以速度v通过磁场区域，如图所示，从线框进入到完全离开磁场的时问内，线框中没有感应电流的时间是（）

A．

B．

C．

D．

17．如图所示的实验中，在一个足够大的磁铁的磁场中，如果AB沿水平方向运动速度的大小为v1，两磁极沿水平方向运动速度的大小为v2，则（）

A．当v1=v2，且方向相同时，可以产生感应电流

B．当v1=v2，且方向相反时，可以产生感应电流

C．当v1≠v2，方向相同或相反都可以产生感应电流

D．若v2=0，v1的速度方向改为与磁感线的夹角为

，且0＜

＜90°，可以产生感应电流

18．如图所示，闭合小金属环从高h的光滑曲面上端无初速滚下，又沿曲面的另一侧上升，则（）

A．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h

B．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h

C．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h

D．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h

二、填空题

19．（2016大同校级期中）某班同学在探究感应电流产生的条件时，做了如下实验：

探究Ⅰ：

如图甲所示，先将水平导轨、导体棒ab放置在磁场中，并与电流表组成一闭合回路．然后进行如下操作：

①ab与磁场保持相对静止；②让导轨与ab一起平行于磁感线运动；③让ab做切割磁感线运动．

探究Ⅱ：

如图乙所示，将螺线管与电流表组成闭合回路．然后进行如下操作：

①把条形磁铁放在螺线管内不动；②把条形磁铁插入螺线管过程中；③把条形磁铁拔出螺线管过程中．

探究Ⅲ：

如图丙所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；A放在螺线管B内，B与电流表组成一个闭合回路．然后进行如下操作：

①闭合和断开开关瞬间；②闭合开关，A中电流稳定后；③闭合开关，A中电流稳定后，再改变滑动变阻器的阻值．

可以观察到：

（请在

（1）

（2）（3）中填写探究中的序号）

（1）在探究Ⅰ中，______闭合回路会产生感应电流；

（2）在探究Ⅱ中，______闭合回路会产生感应电流；

（3）在探究Ⅲ中，______闭合回路会产生感应电流；

（4）从以上探究中可以得到的结论是：

当闭合回路中______时，闭合回路中就会产生感应电流．

20．一个球冠处于磁感应强度为曰的匀强磁场中，如图所示，若球冠的底面大圆半径为r，磁场方向与球冠底面垂直，则穿过整个球冠的磁通量为________。

21．为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。

已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。

（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。

俯视线圈，其绕向为________（填：

“顺时针”或“逆时针”）。

（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。

俯视线圈，其绕向为________（填：

“顺时针”或“逆时针”）。

三、解答题

22．如图所示，一个单匝矩形线圈abcd，边ab=30cm，bc=20cm，放在Oxyz直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与Ox轴和Oy轴的夹角分别为

=30°和

=60°，匀强磁场的磁感应强度B=10－2T，试计算：

当磁场方向分别沿Ox、Oy、Oz方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？

23．如图所示，矩形线圈的面积为0.2m2，放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30°角。

求：

（1）穿过线圈的磁通量是多大？

（2）当线圈从图示位置绕ab边转过60的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少？

【答案与解析】

一、选择题

1．【答案】AC

【解析】本题考查物理学史知识，要注意物理学发展过程中重要规律和实验。

B选项中是赫兹用实验证实了电磁波的存在。

D选项中是安培发现磁场对电流的作用规律，洛伦兹发现磁场对运动电荷的作用规律。

2．【答案】B

【解析】由于直流发电机接到了直流发电机的输出端，观察被接入的直流发电机发生了转动，从而发明了直流电动机，故选项B正确。

3．【答案】A

【解析】磁铁可使近旁的铁块磁化带磁，静电荷可使近旁的导体感应带电，但静止的稳恒电流，其磁场不变，不会使静止的线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，所以A项被实验否定，答案为A。

除此之外磁铁可使运动的导体切割磁感线产生感应电动势，稳恒电流尽管磁场不变，但运动的线圈磁通量会变化，同样运动导线上的稳恒电流也会使线圈磁通量变化，综上所述B、C、D都会被实验证实是正确的。

4．【答案】B

【解析】

。

5．【答案】C

【解析】利用右手螺旋定则判断电流产生的磁场，作出俯视图，考虑到磁场具有对称性，可以知道，进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。

6．【答案】D

【解析】判断闭合电路中有无电流产生，关键是看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，回路中一定会产生感应电流，故D正确。

A、B选项所述导体不一定处于闭合电路中，故不一定产生感应电流，A、B错。

C中穿过闭合电路的磁通量也不一定变化，电路中也未必有感应电流产生。

7．【答案】BC

【解析】

（1）对图A而言，因为通电直导线位于环形导线所在平面内，且与直径重合，因此通过圆环的磁通量为零。

所以当切断直导线中的电流时，磁通量在整个变化过程中都为零，所以闭合回路中不会有感应电流产生；

（2）对图B而言，因为磁通量为大、小两个部分磁感线条数之差，通过圆环的磁通量不为零，当切断直导线中的电流时，磁通量为零，即此过程中磁通量有变化，故闭合回路中会有感应电流产生：

（3）同理分析可得图C中也有感应电流产生；

（4）对图D而言，因为环形线圈与直导线产生的磁场的磁感线平行，故磁通量为零。

当切断直导线中的电流时，磁通量在整个变化过程中皆为零，所以闭合回路中不会有感应电流产生。

所以当切断直导线中的电流时，能产生感应电流的有B、C两种情况。

8．【答案】BD

【解析】当声音使膜片振动时，膜片后的金属线圈随之振动，线圈就会切割永磁体磁场的磁感线，产生感应电流，声音强弱不同，产生的感应电流的强弱也不同，从而将声音信号转变成电信号，这就是电磁感应现象，则选B、D。

9．【答案】C

【解析】条形磁铁磁场的磁感线分布特点是：

①两端密，中间疏；②磁铁内、外磁感线条数相等。

a、b、c三个环中磁铁内磁场方向都向上，而磁铁外部磁场不同，应选C，而a、c两环磁通量大小关系不确定。

10．【答案】B

【解析】根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量变化产生感应电流，能够产生感应电流的是图B。

11．【答案】B

【解析】本题考查感应电流的产生条件，解决本题的关键是清楚条形磁铁的磁感线分布情况和线框在每个位置时磁感线的净条数。

条形磁铁中部磁性较弱，两极磁性最强，线圈中磁通量的变化情况是先减小后反方向增大，因此线圈中始终有感应电流，故选B。

12．【答案】CD

【解析】圆环做变速转动时，相当于环形电流的电流强度发生变化，通过小线圈的磁通量发生变化，小线圈内有感应电流，故C对；如果圆环匀速转动，相当于环形电流的电流强度恒定，其磁场也恒定，通过小线圈的磁通量不变，小线圈内无感应电流，故D对。

13．【答案】ACD

【解析】A中开关闭合前，线圈Ⅰ、Ⅱ中均无磁场，开关闭合瞬间，线圈Ⅰ中电流从无到有形成磁场，穿过线圈Ⅱ的磁通量从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计G有示数．故A正确．B中开关闭合一段时间后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计G中无示数．故B错误．C中开关闭合一段时间后，来回移动滑动变阻器滑动端，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G中有示数．故C正确．D中开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G中有示数．故D正确．

14．【答案】C

【解析】根据产生感应电流的条件可知，判断闭合线圈中是否产生感应电流，关键是判断线圈中磁通量是否发生变化。

A选项中，矩形线圈做平行于磁感线的平移运动，磁通量不变，无感应电流。

B选项中，矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动，磁通量为零不变，不产生感应电流。

C选项中，矩形线圈绕A曰边转动，磁通量必变化，产生感应电流。

D选项中，矩形线圈绕BC边转动，磁通量恒为零，无感应电流。

所以c选项正确。

15．【答案】AB

【解析】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和线框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，选A、B。

16．【答案】B

【解析】只有线框在进入磁场的过程中（bc边未出磁场）和线框在出磁场的过程中（仅ad边的磁场中运动），穿过线框的磁通量才发生变化，产生感应电流。

ad边和bc边都在磁场外时穿越磁场的过程中，没有感应电流，则

。

17．【答案】BCD

【解析】若v1=v2，且方向相同，二者无相对运动，AB不切割磁感线，回路中无感应电流，A错；若v1=v2，且方向相反，则AB切割磁感线，穿过回路的磁通量变大或变小，都有感应电流产生，B对，当v1≠v2时，无论方向相同或相反，二者都有相对运动，穿过回路的磁通量都会发生变化，有感应电流产生，C对；当v2=0，v1与磁感线的夹角0＜

＜90°时，v1有垂直磁感线方向的分量，即AB仍在切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，D对。

18．【答案】BD

【解析】若为匀强磁场，环在磁场中运动的过程中磁通量不变，不会产生感应电流，金属环机械能守恒，仍能上升到h高处，B正确。

若为非匀强磁场，环在磁场中运动，磁通量发生变化，有感应电流产生，环机械能减少，上升高度小于h，故D正确。

二、填空题

19．【答案】

（1）③；

（2）②③；（3）①③；（4）磁通量变化．

【解析】

（1）在探究Ⅰ中，①ab与磁场保持相对静止，导体棒不切割磁感线，磁通量不变，不产生感应电流；②让导轨与ab一起平行于磁感线运动，导体棒不切割磁感线，磁通量不变，不产生感应电流；③让ab做切割磁感线运动，穿过回路的磁通量发生变化，产生感应电流；故选③；

（2）在探究Ⅱ中，①把条形磁铁放在螺线管内不动，穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流；②把条形磁铁插入螺线管过程中，穿过回路的磁通量发生变化，产生感应电流；③把条形磁铁拔出螺线管过程中，磁通量发生变化，产生感应电流；故选②③．

（3）在探究Ⅲ中，①闭合和断开开关瞬间，穿过回路的磁通量变化，产生感应电流；②闭合开关，A中电流稳定后，磁通量不变，不产生感应电流；③闭合开关，A中电流稳定后，再改变滑动变阻器的阻值，穿过回路的磁通量变化，产生感应电流．故选①③．

（4）从以上探究中可以得到的结论是：

当闭合回路中的磁通量变化时，闭合回路中就会产生感应电流

20．【答案】πBr2

【解析】判断穿过整个球冠的磁通量的大小，关键是看穿过的磁感线条数，因为穿过球冠的磁感线条数和穿过底面的磁感线条数相等，所以穿过球冠的磁通量和穿过底面的磁通量相等，

=πBr2。

21．【答案】

（1）顺时针　

（2）逆时针

【解析】

（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转，说明L中电流从b到a。

根据楞次定律，L中应该产生竖直向上的磁场。

由安培定则可知，俯视线圈，电流为逆时针方向，线圈其绕向为顺时针。

（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转，说明L中电流从a到b。

根据楞次定律，L中应该产生竖直向上的磁场。

由安培定则可知，俯视线圈，电流为逆时针方向，俯视线圈，其绕向为逆时针。

三、解答题

22．【答案】3×10－4Wb

0

【解析】矩形线圈的面积S=ab×bc=0.30×0.20m2=6×10－2m2，它在垂直于三根坐标轴上的投影面积大小分别为

，

，

Sz=0。

当磁感应强度B沿Ox方向时，穿过线圈的磁通量

；

当磁感应强度B沿Oy方向时，穿过线圈的磁通量

；

当磁感应强度B沿Oz方向时，穿过线圈的磁通量

。

23．【答案】

（1）

（2）

或

【解析】

（1）穿过线圈的磁通量为：

（2）若逆时针方向转过60°时的磁通量

；

那么

若顺时针方向转过60°时的磁通量

；

那么