PAGEPAGE1課時提升作業一劃時代的發覺探究感應電流的產生條件(40分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分)1.首先發覺電流的磁效應和電磁感應的物理學家分別是()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,丹麥物理學家奧斯特發覺了電流的磁效應,1831年,英國物理學家法拉第發覺了電磁感應現象,選項D正確。2.如圖所示,大圓導線環A中通有電流,方向如圖所示,另在導線環A所在的平面內畫一個圓B,它的一半面積在A環內,另一半面積在A環外,則穿過B圓內的磁通量 ()A.為零 B.垂直向里C.垂直向外 D.條件不足,無法推斷【解析】選B。本題事實上是考查環形電流的磁感線分布:中心密,外部稀疏,所以,穿過B圓的總磁通量是向里的,故選B。3.下圖中能產生感應電流的是 ()【解析】選B。依據產生感應電流的條件:A中,電路沒閉合,無感應電流;B中,面積增大,閉合電路的磁通量增大,有感應電流;C中,穿過線圈的磁感線相互抵消,Φ恒為零,無感應電流;D中,磁通量不發生變更,無感應電流。故選B。【補償訓練】(多選)在如圖所示的各圖中,閉合線框中能產生感應電流的是 ()【解析】選A、B。A、B選項中,線框中磁通量發生變更,能產生感應電流。C選項中,線框磁通量始終為零,D選項中,線框磁通量保持不變,故C、D選項中不能產生感應電流。4.在一部小說中描述了這樣一種竊聽電話的方法:竊賊將并排在一起的電話線分開,在其中一根電話線的旁邊鋪設一條兩端分別與竊聽器連接的導線,這條導線與電話線是絕緣的,如圖所示,下列說法中正確的是 ()A.可以竊聽到電話,因為電話中的電流流進了竊聽器B.可以竊聽到電話,因為電話中的電流在發生變更,在竊聽電路中引起了感應電流C.不能竊聽到電話,因為竊聽器的導線沒有與電話線連在一起D.不能竊聽到電話,因為竊聽器的導線與電話線是絕緣的【解析】選B。因為電話中的電流在發生變更,在竊聽電路中引起了感應電流,故選項B正確,A、C、D錯誤。5.(多選)如圖所示,環形金屬軟彈簧所處平面與某一勻強磁場垂直,將彈簧沿半徑方向向外拉成圓形,則以下措施使該金屬彈簧中產生電磁感應現象的是 ()A.保持該圓的周長不變,將彈簧由圓形拉成方形B.保持該圓的周長不變,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。磁場不變,線圈平面與磁場方向的夾角也不變,若面積大小變更,穿過線圈的磁通量就變更,線圈中就會產生電磁感應現象,反之,就不會產生電磁感應現象。周長不變,圓形變成方形或三角形,面積確定發生變更,就會產生電磁感應現象。故選項A、B正確,C、D錯誤。【總結提升】引起磁通量變更的途徑(1)磁感應強度B發生變更。(2)線圈的面積S發生變更。(3)磁感應強度B和線圈的面積S都發生變更。(4)磁感應強度B和線圈的面積S的夾角發生變更。6.如圖所示為感應式發電機,a、b、c、d是空間四個可用電刷與銅盤邊緣接觸的點,O1、O2是銅盤軸線導線的接線端,M、N是電流表的接線端。現在將銅盤轉動,能視察到感應電流的是 ()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。當銅盤轉動時,其切割磁感線產生感應電動勢,此時銅盤相當于電源,銅盤邊緣和中心相當于電源的兩個極,則要想視察到感應電流,M、N分別連接電源的兩個極即可,故可知只有B項正確。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,則()A.保持開關S閉合狀態,G的示數不為零B.開關S閉合瞬間,G的示數不為零C.保持開關S閉合狀態,變更變阻器R0滑動觸頭的位置,G的示數為零D.斷開開關S的瞬間,G的示數為零【解析】選B。開關閉合瞬間,線圈Ⅰ中電流從無到有,電流的磁場也從無到有,穿過線圈Ⅱ的磁通量從無到有,線圈Ⅱ中產生感應電流,電流計G有示數,B正確;開關閉合穩定后,線圈Ⅰ中電流穩定不變,電流的磁場不變,此時線圈Ⅱ雖有磁通量但磁通量穩定不變,線圈Ⅱ中無感應電流產生,電流計G無示數,A錯誤;開關閉合穩定后,來回移動滑動變阻器的滑片,電阻變更,線圈Ⅰ中的電流變更,電流形成的磁場也發生變更,穿過線圈Ⅱ的磁通量也發生變更,線圈Ⅱ中有感應電流產生,電流計G有示數,C錯誤;開關斷開瞬間,線圈Ⅰ中電流從有到無,電流的磁場也從有到無,穿過線圈Ⅱ的磁通量也從有到無,線圈Ⅱ中有感應電流產生,電流計G有示數,D錯誤。8.(多選)如圖所示,用導線做成圓形或正方形回路,這些回路與始終導線構成幾種位置組合(彼此絕緣),下列組合中,切斷直導線中的電流時,閉合回路中會有感應電流產生的是 ()【解析】選C、D。利用安培定則推斷直線電流產生的磁場,其磁感線是一些以直導線為軸的多數組同心圓,即磁感線所在平面均垂直于導線,且直線電流產生的磁場分布狀況是:靠近直導線處磁場強,遠離直導線處磁場弱。所以,A中穿過圓形線圈的磁通量如圖甲所示,其有效磁通量為ΦA=Φ出-Φ進=0,且始終為0,即使切斷導線中的電流,ΦA也始終為0,A中不行能產生感應電流。B中線圈平面與導線的磁場平行,穿過B的磁通量也始終為0,B中也不能產生感應電流。C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示,Φ進>Φ出,即ΦC≠0,當切斷導線中的電流后,經過確定時間,穿過線圈的磁通量ΦC減小為0,所以C中有感應電流產生。D中線圈的磁通量ΦD不為0,當電流切斷后,ΦD最終也減小為0,所以D中也有感應電流產生。二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數值計算的要注明單位)9.(10分)如圖所示,環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,則穿過彈簧所包圍面積的磁通量變更狀況是________,環內________(選填“有”或“無”)感應電流。 【解析】彈簧所圍成面積的磁通量是條形磁鐵內部的磁感線的條數與條形磁鐵外部(彈簧所圍成面積內)的磁感線條數之差,這個差值等于彈簧所圍面積的外部磁感線條數。所以當彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過彈簧所包圍面積的磁通量減小;由于環形金屬軟彈簧是閉合的,穿過彈簧所包圍面積的磁通量減小,故有感應電流產生。答案:減小有10.(34分)矩形線框abcd的邊長分別為l1、l2,可繞它的一條對稱軸OO′轉動,勻強磁場的磁感應強度為B,方向與OO′垂直,初位置時線圈平面與B平行,如圖所示。 (1)初位置時穿過線框的磁通量Φ0為多少?(2)當線框沿如圖所示方向繞過60°時,磁通量Φ2為多少?這一過程中磁通量的變更ΔΦ1為多少?(3)當線框繞軸沿圖示方向由(2)問中的位置再轉過60°位置時,磁通量Φ2為多少?這一過程中ΔΦ2=Φ3-Φ2為多少?【解析】本題的關鍵是分析矩形線框的平面是否與B垂直,只有垂直時才能應用Φ=B·S,不垂直時可把面積沿與B垂直方向投影,為能清楚地視察面積與B夾角的狀況,可作出其俯視圖如圖所示。(1)當處于如圖所示ad位置時,從俯視圖可看出沒有磁感線穿過矩形線框,故Φ0=0。(2)當繞軸(從上往下看)沿逆時針方向轉動60°到a′d′位置時,線框與B的夾角θ=60°。所以Φ2=B·Ssin60°=32Bl1lΔΦ1=Φ2-Φ0=32Bl1l2(3)當再由a′d′位置逆時針轉60°時,到a″d″,這時線框與B方向成120°角。所以Φ2=B·Ssin120°=32Bl1l2ΔΦ2=Φ3-Φ2=32Bl1l2-32Bl1l2答案:(1)0(2)32Bl1l232Bl1l2(3)32Bl1l【實力挑戰區】1.法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環上,如圖甲所示,線圈A的電路在開關S接觸或斷開的瞬間,線圈B中產生瞬時電流。法拉第發覺,鐵環并不是必需的,拿走鐵環,再做這個試驗,電磁感應現象仍舊發生。只是線圈B中的電流弱些,如圖乙所示。思索: (1)為什么在開關斷開和閉合的瞬間線圈B中有感應電流產生?(2)開關斷開或者閉合以后線圈B中還有電流產生嗎?(3)你能否由此總結出產生感應電流的條件?【解題指南】(1)鐵環的作用是使磁通量及其變更大。(2)產生關于電流的條件是電路閉合和穿過電路的磁通量變更。【解析】(1)開關斷開和閉合時,A電路中電流發生變更,從而使A線圈產生的磁場發生變更,穿過B線圈的磁通量發生變更,從而使B中產生感應電流。(2)當開關斷開或閉合后,A電路穩定,四周的磁場不發生變更,穿過B線圈的磁通量不變更,B線圈中無感應電流產生。(3)產生感應電流需兩個條件:①閉合電路;②磁通量發生變更。答案:見解析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,則在開關S閉合的瞬間,線圈B中有無感應電流?【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,線圈A產生的磁場要穿過線圈B,線圈A是環形電流,其磁場不僅穿過所包圍的面積,方向向外;也穿過線圈外的廣闊面積,方向向里,所包圍的內面積上的磁感線密度大,外圍面積上的磁感線密度小,對線圈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,也就是說在開關S閉合的瞬間,穿過線圈B的磁通量增加,所以有感應電流。答案:有感應電流【補償訓練】如圖所示,要使L1回路中有感應電流,問下列幾種狀況下是什么緣由導致的?(1)接通開關S的瞬間。