高中物理 第四章第二节闯关 新人教版选修3-2

2013年人教版物理选修3-2电子题库第四章第二节知能演练轻松闯

关

1.(2011·高考海南卷)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

解析：选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．

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

解析：选B.电磁感应现象指的是变化的磁通量产生电流的现象，选项B正确．

3.

图4－1－12

如图4－1－12所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sinα＝4/5，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为( )

A．BS B．4BS/5

C．3BS/5 D．3BS/4

解析：选B.在磁通量Φ＝BS公式中，B与S必须垂直，若B与S不垂直，则S要转化为垂直于B的有效面积，也可以将B转化为垂直于S的垂直分量，故Φ＝BS sinα＝4BS/5. 4.

图4－1－13

(2012·河北衡水中学高二检测)如图4－1－13所示，恒定的磁场中有一圆形的闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流( )

A．线圈沿自身所在的平面做匀速运动

B．线圈沿自身所在的平面做加速运动

C．线圈绕任意一条直径做匀速转动

D．线圈绕任意一条直径做变速转动

解析：选CD.要分析四种情形下线圈中是否产生感应电流，可直接利用感应电流产生的条件来判断，即分析线圈中的磁通量是否发生变化．另外，要分析磁通量的变化，一定要知道线圈运动前后的磁通量．线圈所在空间磁感应强度未变，故关注线圈在运动中与磁场的正对面积．显然，线圈平动时，磁通量未变，A、B错．只要转动线圈(无论变速还是匀速)，一定导致磁通量发生变化，C、D正确．

5.

图4－1－14

在图4－1－14中，线圈平面与匀强磁场垂直，若其回路面积从10 m2变为20 m2，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

1.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

B．不管圆环怎样旋转，小线圈内都没有感应电流

C．圆环做加速旋转时，小线圈内一定有感应电流

D．圆环做减速旋转时，小线圈内没有感应电流

解析：选C.圆环带负电，圆环转动时相当于环形电流，当圆环变速转动时，其环形电流大小变化，产生的磁场变化，穿过小线圈的磁通量发生变化，小线圈内一定有感应电流，故选项C正确．

2.

图4－1－15

如图4－1－15所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有( )

A．Φ1>Φ2B．Φ1<Φ2

C．Φ1＝Φ2D．无法确定

解析：选C.大环和小环在磁场中的有效面积等于在磁场区域范围内的一部分，两环的有效面积相同，故Φ1＝Φ2.

3.

图4－1－16

(2012·江北中学高二检测)如图4－1－16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，作出俯视图如图所示．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.

4.如图4－1－17甲所示，一面积为S的矩形导线框abcd，在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分别是ab和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针转过90°到图乙所示位置，下列判断正确的是( )

图4－1－17

A．在图甲位置时线圈中的磁通量是BS

B．在图乙位置时线圈中的磁通量是

2

2 BS

C．由图甲位置到图乙位置线圈中的磁通量变化了

2

2 BS

D．由图甲位置到图乙位置线圈中的磁通量变化了BS

解析：选C.因为Φ1＝BS sin45°＝

2

2

BS，Φ2＝0.

所以ΔΦ＝

2

2

BS，C选项正确．

5.(2012·蚌埠二中高二检测)金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图4－1－18所示的运

动，线圈中有感应电流的是( )

图4－1－18

解析：选A.在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量始终最大，保持不变，不发生变化，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确．

6.某同学在实验室重做法拉第发现电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图4－1－19所示的实验装置．当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是( )

图4－1－19

A．开关的位置接错

B．电流表的正负极接错

C．线圈B的接头3、4接反

D．蓄电池的正负极接反

解析：选A.本实验的目的是用来研究在开关通断瞬间，一个线圈中的电流从有到无或从无到有是否会在另一个线圈中产生感应电流的情况．题图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断，因而图中接法达不到实验目的．开关应串联在电源所在的电路中．7.如图4－1－20所示，两个线圈绕在同一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流表，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流( )

图4－1－20

A．将开关S接通或断开的瞬间

B．开关S接通一段时间之后

C．开关S接通后，改变变阻器滑片的位置时

D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间

解析：选B.本题的实验方法就是当年法拉第实验原理装置，根据法拉第对产生感应电流的五类概括，A、C、D选项符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象．而开关S接通一段时间之后，A线圈中是恒定电流，不符合“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应，故不能使B线圈中产生感应电流．

8.

图4－1－21

(2012·北京六中高二月考)如图4－1－21所示，开始时矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，若要使线圈中产生感应电流，下列方法可行的是( ) A．以ab为轴转动

B．以OO′为轴转动

C．以ad为轴转动(小于60°)

D．以bc为轴转动(小于60°)

解析：选ABD.以ab、cd边为轴转动时，磁通量都可发生变化，产生感应电流；以ad边为轴转动时，当转过角度小于60°时，bc边在磁场外，磁通量不发生变化，只有转动角度超过60°时，磁通量才发生变化，才能产生感应电流；以bc边为轴转动时，超过60°时，整个线圈将转出磁场，磁通量变为零；综上所述，选项A、B、D正确．

9.如图4－1－22是一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置A经过位置B到位置C，这三个位置都靠得很近且B位置刚好在条形磁铁的中心轴线上．在这个过程中，下列说法正确的是( )

图4－1－22

A．由位置A到位置B，框内不产生感应电流

B．由位置A到位置B，框内产生感应电流

C．由位置B到位置C，框内产生感应电流

D．由位置B到位置C，框内不产生感应电流

解析：

选BC.如图所示，作出其正视(从对面看去)图，从图中可以看出：从位置A到位置B的过程中，从线框下面向上穿过线框的磁通量减少(B位置时，Φ＝0)；而从位置B到位置C时，从线框上面向下穿过线框的磁通量增加，故由位置A到位置B和由位置B到位置C的两个过程中，穿过线框的磁通量都发生变化，都产生感应电流，故B、C正确．

10.

图4－1－23

如图4－1－23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，G 1、G 2是两只电流表，则( )

A ．G 1、G 2中都有电流通过

B ．G 1、G 2中都没有电流通过

C ．只有G 1中有电流通过

D ．只有G 2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G 1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G 1和G 2，所以A 对．

二、非选择题

11.

图4－1－24

匀强磁场区域宽为L ，一正方形线框abcd 的边长为l ，且l >L ，线框以速度v 通过磁场区域，如图4－1－24所示，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是多少？

解析：ad 边和bc 边都在磁场外时，线框中的磁通量不变，没有感应电流．

t ＝l －L v

. 答案：

l －L v

12.

图4－1－25

(2012·广东省实验中学高二月考)如图4－1－25所示，磁感应强度大小为B 的匀强磁场仅存在于边长为2L 的正方形范围内，左右各一半面积的范围内，磁场方向相反，有一个电阻为R 、边长为L 的正方形导线框abcd ，沿垂直磁感线方向以速度v 匀速通过磁场．从ab 边进入磁场算起，画出穿过线框的磁通量随时间的变化图象．

解析：线框穿过磁场的过程可分为三个阶段，进入磁场阶段(只有ab 边在磁场中)，在磁场中运动阶段(ab 、cd 两边都在磁场中)，离开磁场阶段(只有cd 边在磁场中)．

(1)线框进入磁场阶段：t 为0→L

v

，线框进入磁场中的面积线性增加，S ＝Lvt ，最后为Φ＝BS ＝BL 2.

(2)线框在磁场中运动阶段：t 为L v →3L 2v

，线框磁通量逐渐减小为零． (3)线框在磁场中运动阶段：t 为3L 2v →2L v

，线框磁通量反向增加，最后为BL 2. (4)线框离开磁场阶段：t 为2L v

→3L v ，线框磁通量减小，最后为零．Φ－t 图象如图所示．

答案：见解析