高中物理电磁感应练习.docx
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高中物理电磁感应练习
高中物理-电磁感应练习
1．发现电流磁效应现象的科学家是___________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________，发现电磁感应现象的科学家是___________，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。
2．关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是（）
A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大
B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=
可知磁通密度为零
C．磁通密度越大，磁感应强度越大
D．磁感应强度在数值上等于1m2的面积上穿过的最大磁通量
3．下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（）
A．Wb/m2B．N/A·mC．kg/A·s2D．kg/C·m
4．关于感应电流，下列说法中正确的是（）
A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流
B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流
C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流
D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流
5．在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（）
A．保持电流不变，使导线环上下移动
B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小
C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动
D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
6．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将（）
A．增大B．减小
C．不变D．无法确定如何变化
提高拓展题：
7．关于产生感应电流的条件，下面说法正确的是（）
A．任何导体在磁场中运动都产生感应电流
B．只要导体在磁场中做切割磁力线运动时，导体中都能产生感应电流
C．闭合电路的一部分导体，在磁场里做切割磁力线运动时，导体中就会产生感应电流
D．闭合电路的一部分导体，在磁场里沿磁力线方向运动时，导体中就会产生感应电流
8．在磁场中悬挂一根导体a、b，它的两端跟毫安表相连，图1中所示为此导体的横截面积。
导体a、b的运动方向如图所示，能够产生电流的是（）
A．甲图
B．乙图
C．丙图
D．丁图
9．如图所示，两线圈绕的环形铁芯上，当开关S处于下列不同状态时，小灯泡发光情况如何?
（1）S闭合的瞬间；
（2）S保持闭合状态时；
（3）S断开瞬间.
10．在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（）
11．如图所示，匀强磁场区域宽度为l，使一边长为d（d＞l）的矩形线框以恒定速度υ向右通过磁场区域，该过程中没有感应电流的时间为（ ）
A．
B．
C．
D．
12．在无线电技术中，常有这样的要求：
有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。
下图中，最能符合这样要求的一幅图是（）
13．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备。
下列电器设备中，哪个没有利用电磁感应原理
A.动圈式话筒B.白炽灯泡C.磁带录音机D.日光灯镇流器
14．现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针和右偏转。
由此可以判断
A.线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转
B.线圈A中铁芯和上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
15．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。
下列说法正确的是（）
A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系
C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系
D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系
16．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；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
答案
1、奥斯特安培法拉第库仑
2、C、D3、A、B、C4、D
5、C点拨：
画出电流周围的磁感线分布情况。
6、B点拨：
穿过弹簧所包围面积的磁感线既有向左也有向右的，在将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大的过程中，向左的磁感线不变，而向右的外部磁感线在增加，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将减小
7、C
8、A、B
9、
（1）灯泡 闪亮
（2）灯泡不亮 （3）灯泡闪亮
10、E、F
11、C
12、D
13、B
14、B
15、答案：
ACD奥斯特发现的电流的磁效应表明了电能生磁，A正确。
欧姆定律描述了电流与电阻、电压或电动势之间的关系，焦耳定律才揭示了热现象与电现象间的联系，B错误、D正确。
法拉第发现的电磁感应现象表明了磁能生电，C正确。
16、答案：
AC赫兹用实验证实了电磁波的存在，B项错；安培发现磁场对电流的作用；洛伦兹发现磁场对运动电荷的作用，D项错。
1、准备知识要点：
初中物理中的电磁感应现象。
2、本阶段知识要点：
知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
知道电磁感应、感应电流的定义。
会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
能根据实验事实归纳出产生感应电流的条件。
会运用条件判断有无感应电流
3、后续知识要点：
电磁感应现象产生的原因。
4、拓展知识要点：
电磁感应现象的有关规律和判断方法。
（一）划时代的发现
1．奥斯特梦圆“电生磁”
（1）许多哲学家提出了各种自然现象之间是相互联系和相互转化的思想。
奥斯特坚信电与磁之间可能存在着某种联系。
而在这之前许多物理学家都坚持认为电与磁是互不相关的。
（2）奥斯特的研究并不是一帆风顺的。
经历了好多次失败，但奥斯特始终没有放弃。
直到1820年4月的一次演讲中碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。
当电源接通时，小磁针发生了转动。
说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在其周围产生了磁场。
这就是发现电流磁效应的过程。
（3）通过前面的学习，我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南北方向。
通电直导线的磁场方向遵守安培定则。
当导线南北放置时，导线下方的磁场方向沿东西方向，当导线通电后，小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东西方向。
奥斯特从磁针的偏转，确定电和磁的联系。
也就是电流的磁效应。
（4）电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系。
奥斯特的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性。
电流磁效应的发现引发了科学认识领域的思考，推动了电磁学的发展。
2．法拉第心系“磁生电”
（1）奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：
既然电流能够引起磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流。
法拉第坚信：
磁与电之间也应该有类似的“感应”。
（2）法拉第的研究并不是一帆风顺的。
经历了好多次失败，但法拉第始终没有放弃。
直到1831年8月29日，他苦苦寻找了10年之久的“磁生电“的效应终于被发现了。
（3）法拉第在1822年12月、1825年11月、1828年4月作过三次集中的实验研究，均以失败告终。
原因在于，法拉第认为，既然奥斯特的实验表明有电流就有磁场，那么有了磁场就应该有电流。
他在实验中用的都是恒定电流产生的磁场。
（4）多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象。
他把两个线圈绕到同一个铁环上，如图所示。
一个线圈接电源，一个线圈接“电流表”，在给线圈通电和断电的瞬间，令一个线圈中就出现电流。
之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是：
“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
（5）法拉第探索电磁感应现象的历程经历了10年之久，经历了大量的失败，但法拉第凭借自己的坚定信念和对科学的执著追求，勇敢地面对失败，一次又一次，最终成功属于坚持不懈的有心人，他成功了。
作为现代的中学生就要学习法拉第不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
（二）探究电磁感应的产生条件
1．实验观察
（1）闭合电路的部分导体切割磁感线
如图4.2-1所示，导体左右平动，前后运动、上下运动。
观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。
如图所示。
表1
导体棒的运动
表针的摆动方向
导体棒的运动
表针的摆动方向
向右平动
向左
向后平动
不摆动
向左平动
向右
向上平动
不摆动
向前平动
不摆动
向下平动
不摆动
结论：
只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。
（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
如图4.2-2所示。
把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。
观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。
表2
磁铁的运动
表针的摆动方向
磁铁的运动
表针的摆动方向
N极插入线圈
向右
S极插入线圈
向左
N极停在线圈中
不摆动
S极停在线圈中
不摆动
N极从线圈中抽出
向左
S极从线圈中抽出
向右
结论：
只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。
磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。
（3）模拟法拉第的实验
如图4.2-3所示。
线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。
观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。
把观察到的现象记录在表3中。
表3
操作
现象
开关闭合瞬间
有电流产生
开关断开瞬间
有电流产生
开关闭合时，滑动变阻器不动
无电流产生
开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片
有电流产生
结论：
只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。
2．分析论证
演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。
演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。
（如图4.2-4）
演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。
（如图4.2-5）
3．归纳总结
实验1中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；实验2中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；实验3中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈A中电流的变化，最终导致线圈B中磁通量变化，从而产生感应电流。
从这三个实验看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。
引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。
因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：
只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。
例题1：
发电的基本原理是电磁感应。
发现电磁感应现象的科学家是（）
A．安培B．赫兹C．法拉第D．麦克斯韦
分析：
奥斯特的“电流的磁效应”可简称为“电生磁”
法拉第的“电磁感应”可简称为“磁生电”
正确答案为C
例题2：
下列现象中属于电磁感应现象的是（）
A．磁场对电流产生力的作用
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D．电流周围产生磁场
分析：
电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象正确答案为B
例题3：
如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd，垂直于磁场方向放置，现使线圈以ab边为轴转180°，求此过程磁通量的变化？
分析与解：
初态中
末态
故
例题4：
如图（甲）所示，有一通电直导线MN水平放置，通入向右的电流I，另有一闭合线圈P位于导线正下方且与导线位于同一竖直平面，正竖直向上运动。
问在线圈P到达MN上方的过程中，穿过P的磁通量是如何变化的？
在何位置时P中会产生感应电流？
解：
根据直流电流磁场特点，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱。
把线圈P从MN下方运动到上方过程中的几个特殊位置如图（乙）所示，可知Ⅰ→Ⅱ磁通量增加，Ⅱ→Ⅲ磁通量减小，Ⅲ→Ⅳ磁通量增加，Ⅳ→Ⅴ磁通量减小，所以整个过程磁通量变化经历了增加→减小→增加→减小，所以在整个过程中P中都会有感应电流产生。
例题5：
、试用笔线代替导线连好本节课实验二的电路图：
分析与解：
例题6：
如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。
铁芯上有两个线圈A和B。
线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。
在断开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，因而不能使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的。
试说明这种继电器的原理。
分析与解：
线圈A与电源连接，线圈A中有恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈B中无感应电流。
断开开关S时，线圈A中电流迅速减减小为零，穿过线圈B的磁通量也迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一小段时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D的吸引力减小，当弹簧E的作用力比磁场力大时，才将衔铁D拉起，触头C离开．
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