
一、劃時代的發(fā)現(xiàn)
1.丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)載流導體能使小磁針轉(zhuǎn)動,這種作用稱為電流的磁效應,揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間存在密切聯(lián)系.
2.英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,即“磁生電”現(xiàn)象,他把這種現(xiàn)象命名為電磁感應.產(chǎn)生的電流叫作感應電流.
二、感應電流的產(chǎn)生條件
當穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時,閉合導體回路中就產(chǎn)生感應電流.
技巧點撥
一、磁通量的變化
磁通量的變化大致可分為以下幾種情況:
(1)磁感應強度B不變,有效面積S發(fā)生變化.如圖(a)所示.
(2)有效面積S不變,磁感應強度B發(fā)生變化.如圖(b)所示.
(3)磁感應強度B和有效面積S都不變,它們之間的夾角發(fā)生變化.如圖(c)所示.
二、感應電流產(chǎn)生的條件
1.實驗:探究感應電流產(chǎn)生的條件
(1)如下圖所示,導體AB做切割磁感線運動時,線路中________電流產(chǎn)生,而導體AB順著磁感線運動時,線路中________電流產(chǎn)生.(均選填“有”或“無”)
(2)如下圖所示,當條形磁鐵插入或拔出線圈時,線圈中________電流產(chǎn)生,但條形磁鐵在線圈中靜止不動時,線圈中________電流產(chǎn)生.(均選填“有”或“無”)
(3)如下圖所示,將小螺線管A插入大螺線管B中不動,當開關(guān)S閉合或斷開時,電流表中________電流通過;若開關(guān)S一直閉合,當改變滑動變阻器的阻值時,電流表中________電流通過;而開關(guān)一直閉合,滑動變阻器的滑動觸頭不動時,電流表中________電流通過.(均選填“有”或“無”)
(4)歸納總結(jié):
實驗一中:導體棒切割磁感線運動,回路面積發(fā)生變化,從而引起了磁通量的變化,產(chǎn)生了感應電流.
實驗二中:磁鐵插入或拔出線圈時,線圈中的磁場發(fā)生變化,從而引起了磁通量的變化,產(chǎn)生了感應電流.
實驗三中:開關(guān)閉合、斷開、滑動變阻器的滑動觸頭移動時,A線圈中電流變化,從而引起穿過B的磁通量變化,產(chǎn)生了感應電流.
三個實驗共同特點是:產(chǎn)生感應電流時閉合回路的磁通量都發(fā)生了變化.
答案 (1)有 無 (2)有 無 (3)有 有 無
2.感應電流產(chǎn)生條件的理解
不論什么情況,只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個條件,就必然產(chǎn)生感應電流;反之,只要產(chǎn)生了感應電流,那么電路一定是閉合的,且穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化.
例題精練
1.(2021春?越秀區(qū)期末)下列實驗現(xiàn)象,屬于電磁感應現(xiàn)象的是( )
A.(a)中通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動
B.(b)中通電導線在磁場中運動
C.(c)中導線通電后其下方的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
D.(d)中金屬桿切割磁感線時,電流表指針偏轉(zhuǎn)
【分析】分析圖示實驗情景,根據(jù)實驗現(xiàn)象分析答題.明確電流的磁效流、通電導線在磁場中受力以及電磁感應即可求解。
【解答】解:A、圖(a)中通電線圈在磁場中受到安培力作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動,不是電磁感應現(xiàn)象,故A錯誤;
B、圖(b)中通電導線在磁場中受到安培力作用而運動,不是電磁感應現(xiàn)象,故B錯誤;
C、圖(c)所示,導線通電后,其下方的小磁針受到磁場的作用力而發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明電流能產(chǎn)生磁場,是電流的磁效應現(xiàn)象,不是電磁感應現(xiàn)象,故C錯誤;
D、圖(d)所示,金屬桿切割磁感線時,電路中產(chǎn)生感應電流,是電磁感應現(xiàn)象,故D正確。
故選:D。
【點評】本題考查電磁感應現(xiàn)象的應用;要求能知道電磁感應現(xiàn)象、電流的磁效應以及通電導線在磁場中的受力等電磁學現(xiàn)象的原理和應用.
2.(2021?嵊州市模擬)隨著電動汽車的普及,汽車無線充電受到越來越多的關(guān)注。無線充電簡單方便,不需手動操作,沒有線纜拖拽,大大提高了用戶體驗。其原理如圖所示,將受電線圈安裝在汽車的底盤上,將供電線圈安裝在地面上,當電動汽車行駛到供電線圈裝置上,受電線圈即可“接受”到供電線圈的電流,從而對蓄電池進行充電。關(guān)于無線充電,下列說法正確的是( )
A.無線充電技術(shù)與變壓器的工作原理相同
B.因車身中的受電線圈離地較近需將它裝于金屬盒中加以保護
C.若供電線圈和受電線圈均采用超導材料則能量的傳輸效率可達到100%
D.車身受電線圈中感應電流的磁場總是與地面供電線圈中電流的磁場方向相反
【分析】A、無線充電技術(shù)與變壓器的供電線圈都是利用了電生磁,受電線圈都是利用了磁生電,即電磁感應原理;B、金屬盒會屏蔽受電線圈,受電線圈無法感應到供電線圈的電流,無法充電;C、供電線圈產(chǎn)生的磁場不可能全部穿過受電線圈,所以能量傳輸一定會有損失,即使采用超導材料傳輸效率也不可能達到100%;D、由楞次定律解答。
【解答】解:A、無線充電的原理是供電線圈將一定頻率的交流電,通過電磁感應在受電線圈中產(chǎn)生一定的電流,從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端,與變壓器的原理相同,故A正確;
B、金屬盒會屏蔽受電線圈,受電線圈無法感應到供電線圈的電流,無法充電,同時會發(fā)生渦流現(xiàn)象,產(chǎn)生熱量,降低充電效率,還容易燒壞設備,發(fā)生故障,故B錯誤:
C、供電線圈產(chǎn)生的磁場不可能全部穿過受電線圈,所以能量傳輸一定會有損失,即使采用超導材料傳輸效率也不可能達到100%,故C錯誤;
D、當?shù)孛婀╇娋€圈中電流增加時,穿過車身受電線圈的磁通量增加,根據(jù)楞次定律此時車身受電線圈中感應電流的磁場與地面供電線圈中電流的磁場方向相反;當?shù)孛婀╇娋€圈中電流減小時,穿過車身受電線圈的磁通量減少,根據(jù)楞次定律此時車身受電線圈中感應電流的磁場與地面供電線圈中電流的磁場方向相同,故D錯誤。
故選:A。
【點評】解決本題的關(guān)鍵是讀懂信息,掌握楞次定律的內(nèi)容,知道感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化,并能理解法拉第電磁感應定律的應用。
隨堂練習
1.(2021春?宿州期中)電磁爐是常用的電器,如圖所示,關(guān)于電磁爐,以下說法中正確的是( )
A.電磁爐是利用變化的磁場在鐵質(zhì)鍋底產(chǎn)生渦流,進而對鍋內(nèi)食物加熱
B.電磁爐是利用變化的磁場在灶臺臺面產(chǎn)生渦流,利用熱傳導對鍋內(nèi)食物加熱
C.電磁爐是利用變化的磁場在食物中產(chǎn)生渦流對食物加熱的
D.在鍋和電磁爐中間放一紙板,則電磁爐將不能起到加熱作用
【分析】電磁爐又被稱為電磁灶,其原理是磁場感應渦流加熱,即利用交變電流通過線圈產(chǎn)生交變磁場,從而使金屬鍋自身產(chǎn)生無數(shù)小渦流而直接加熱于鍋內(nèi)的食物.
【解答】解:電磁灶是利用變化的磁場產(chǎn)生渦流,使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫,進而對鍋內(nèi)食物加熱的,故渦流是由于鍋底中的電磁感應產(chǎn)生的;故A正確,BC錯誤;
D、在鍋和電磁爐中間放一紙板,不會影響電磁感應的產(chǎn)生,不會影響電磁爐的加熱作用,故D錯誤;
故選:A。
【點評】本題考查了渦流現(xiàn)象及其應用,要求學生根據(jù)題文的信息解答,考查了學生接受信息的能力,掌握電磁爐的應用及工作原理。
2.(2021春?邳州市校級期中)下列說法正確的是( )
A.元電荷就是質(zhì)子或電子
B.磁感應強度增強,穿過某閉合電路的磁通量一定變大
C.靜電平衡狀態(tài)下導體表面處的電場強度不為零,方向跟導體表面垂直
D.只要穿過閉合電路的磁通量不為零,電路中一定產(chǎn)生感應電流
【分析】由元電荷的定義進行分析,感應起電是電子從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一個部分。根據(jù)靜電平衡狀態(tài)的特點分析。產(chǎn)生感應電流的條件是閉合回路中磁通量發(fā)生變化,穿過閉合電路中的磁通量不為零,閉合電路中不一定有感應電流發(fā)生。
【解答】解:A、元電荷的定義:自然界一個電子所帶的電量為最小的電荷量為1.60×10﹣19C,我們把這個最小的電荷量定義為元電荷,元電荷指的是一個電子所帶的電荷量,不是單個電子,也不是質(zhì)子,故A錯誤;
B、磁通量是磁感應強度和磁場方向垂直的平面的乘積,當磁感應強度增強時,平面的面積不確定是否變化,故B錯誤;
C、導體在點電荷附近,出現(xiàn)靜電感應現(xiàn)象,導致電荷重新分布。因此在導體內(nèi)部出現(xiàn)感應電荷的電場,該電場與點電荷的電場疊加,只有疊加后電場為零時,電荷才不會再移動。此時導體的內(nèi)部場強處處為0,這種狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。處于靜電平衡狀態(tài)下導體表面處的電場強度不為零,方向跟導體表面垂直,故C正確。
D、產(chǎn)生感應電流的條件是閉合回路中磁通量發(fā)生變化,穿過閉合電路中的磁通量不為零,閉合電路中不一定有感應電流發(fā)生。故D錯誤。
故選:C。
【點評】本題主要考查了關(guān)于元電荷、感應起電以及靜電平衡狀態(tài)等知識點,一定要區(qū)分清楚元電荷和點電荷的區(qū)別。
3.(2021?金華模擬)以下關(guān)于電爐、微波爐、電磁爐和真空冶煉爐說法正確的是( )
A.電爐必須使用交流電才能工作
B.微波爐發(fā)出的微波在金屬容器中產(chǎn)生渦流,從而實現(xiàn)加熱食物的目的
C.電磁爐工作時既可以通交變電流,也可以通恒定電流
D.真空冶煉爐通以高頻交變電流產(chǎn)生交變磁場,在金屬中產(chǎn)生渦流使金屬發(fā)熱熔化
【分析】電爐利用電流產(chǎn)熱;微波爐將電能轉(zhuǎn)化為微波輻射能;電磁爐和真空冶煉爐利用渦流。
【解答】A、電爐也可以使用直流電源工作,故A錯誤;
B、微波爐利用磁控管將電能轉(zhuǎn)化為微波輻射能,微波輻射引起食物內(nèi)部的水分子振動摩擦,從而產(chǎn)生熱量,實現(xiàn)加熱食物的目的,故B錯誤;
C、電磁爐是利用交變電流通過線圈產(chǎn)生方向不斷改變的交變磁場,而處于交變磁場中的導體內(nèi)部就會產(chǎn)生渦旋電流,而這個是渦旋電場推動導體中載流子運動所致。渦旋電流的焦耳效應會使導體溫度上升,從而實現(xiàn)了加熱,直流電不能使其工作,故C錯誤;
D、真空冶煉爐通以高頻交變電流產(chǎn)生交變磁場,在金屬中產(chǎn)生渦流,從而使金屬發(fā)熱熔化,故D正確。
故選:D。
【點評】本題考查電器的基本原理,明確渦流加熱、電阻產(chǎn)熱、電能轉(zhuǎn)化為微波輻射能的原理是本題解題關(guān)鍵。
綜合練習
一.選擇題(共20小題)
1.(2021?南海區(qū)模擬)渦流內(nèi)檢測技術(shù)是一項用來檢測各種金屬管道是否有破損的技術(shù)。如圖是檢測儀在管道內(nèi)運動及其工作原理剖面示意圖,當激勵線圈中通以正弦交流電時,金屬管道壁內(nèi)會產(chǎn)生渦流,渦流磁場會影響檢測線圈的電流。以下有關(guān)渦流內(nèi)檢測儀的說法正確的是( )
A.檢測線圈消耗功率等于激勵線圈輸入功率
B.在管道內(nèi)某處檢測時,如果只增大激勵線圈中交流電的頻率,則檢測線圈的電流強度不變
C.在管道內(nèi)某處檢測時,如果只增大激勵線圈中交流電的頻率,則檢測儀消耗功率將變大
D.當檢測儀從金屬管道完好處進入到破損處檢測時,管道壁中將產(chǎn)生更強的渦流
【分析】激勵線圈輸入功率大于檢測線圈消耗功率,管道壁中產(chǎn)生渦流,有一定的熱功率。增大頻率,檢測線圈的磁通量變化率變大,產(chǎn)生的感應電動勢變大,則電流強度變大,檢測線圈的功率和管道產(chǎn)生的熱功率變大,則檢測儀消耗功率將變大。
【解答】解:A、激勵線圈輸入功率大于檢測線圈消耗功率,管道壁中產(chǎn)生渦流,有一定的熱功率,P激勵=P檢測+P熱,故A錯誤;
B、增大頻率,檢測線圈的磁通量變化率變大,產(chǎn)生的感應電動勢變大,則電流強度變大,故B錯誤;
C、增大頻率,檢測線圈的功率和管道產(chǎn)生的熱功率變大,則檢測儀消耗功率將變大,故C正確;
D、當檢測儀從金屬管到完好處進入破損處檢測時,厚度減小,則管道壁中產(chǎn)生的渦流變小,故D錯誤。
故選:C。
【點評】本題考查渦流的知識,學生要知道影響渦流大小的因素,然后分析功率大小。
2.(2021?昆山市校級模擬)為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所用光敏電阻來自動控制照明系統(tǒng)的開關(guān),如圖甲所示,其中電源電動勢E=3V,內(nèi)阻不計,定值電阻R2=10kΩ,電阻R1是光敏電阻,阻值大小隨光的強弱變化而變化,二者對應關(guān)系如表所示,物理學中用照度描述光的強弱,光越強,照度越大,lx是照度的單位。M是電磁開關(guān),內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙所示,當電磁鐵中通過的電流大于0.1mA時,電磁鐵吸合鐵片,下列說法正確的是( )
A.光敏電阻的阻值大小隨照度的增大而均勻減小
B.電磁開關(guān)M利用了互感現(xiàn)象
C.當照度小于1.0lx時,照明系統(tǒng)自動開啟
D.增加電磁鐵線圈匝數(shù),照明系統(tǒng)平均每天的工作時間變長
【分析】一條支路上的電流變化,控制另一條支路開關(guān)的閉合和斷開,即光的強弱變化引起光敏電阻阻值的變化,導致電路中電流變化,通過電磁鐵控制另一條支路。根據(jù)閉合電路歐姆定律結(jié)合光敏電阻的阻值隨光照強度的變化情況得出照明系統(tǒng)開啟或斷開時的光敏電阻的阻值。
【解答】解:A、根據(jù)圖丙可知,光敏電阻的阻值大小隨照度的增大而減小,但不是均勻減小,故A錯誤;
B、電磁開關(guān)中含有電磁鐵,利用了電流的磁效應現(xiàn)象,故B錯誤;
C、根據(jù)題意,當電磁鐵不吸合鐵片時,照明系統(tǒng)開啟,即通過光敏電阻的電流1小于等于0.1mA,結(jié)合,得R1≥20kΩ,即當照度小于1.0lx時,照明系統(tǒng)自動開啟,故C正確;
D、若電磁鐵的線圈匝數(shù)增加,根據(jù)電流磁效應可知,電磁鐵中通入小于0.1 mA的電流就能吸合鐵片,使照明系統(tǒng)斷開,即照度小于1.0lx時照明系統(tǒng)依然斷開,則該照明系統(tǒng)平均每天的工作時間變短,故D錯誤。
故選:C。
【點評】本題考查電路知識,通過自動控制照明系統(tǒng)考查考生的理解能力和分析綜合能力。
3.(2021?嘉定區(qū)二模)現(xiàn)將電池組、滑線變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、靈敏電流計及電鍵如圖連接。在閉合電鍵、線圈A放在線圈B中的情況下,某同學發(fā)現(xiàn)當他將滑線變阻器的滑動端P向左加速滑動時,靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可推斷滑動變阻器的滑動端P向左減速滑動時,靈敏電流計的指針( )
A.向左偏轉(zhuǎn)
B.靜止在中央
C.向右偏轉(zhuǎn)
D.偏轉(zhuǎn)情況向由兩線圈的繞線方向決定
【分析】根據(jù)題意確定電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與磁通量變化間的關(guān)系,然后分析判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)方向.
【解答】解:由圖示電路圖可知,當將滑線變阻器的滑動端P向左加速滑動時,滑動變阻器接入電路的阻值變大,穿過原線圈的電流減小,穿過副線圈的磁通量減小,電流計指針向右偏轉(zhuǎn),由此可知,當穿過副線圈的磁通量減小時,電流計指針向右偏轉(zhuǎn);
若滑動變阻器的滑動端向左減速滑動,滑動變阻器接入電路電阻增大,原線圈電流變小,磁感應強度變小,穿過副線圈的磁通量減少,電流計指針將向右偏轉(zhuǎn),由上分析,可知,故C正確,ABD錯誤.
故選:C。
【點評】本題無法直接利用楞次定律進行判斷,但是可以根據(jù)題意得出產(chǎn)生使電流表指針右偏的條件,注意電阻的變化與滑片的運動速度大小無關(guān).
4.(2021?淄博三模)如圖1所示,水平地面上有一邊長為L的正方形ABCD區(qū)域,其下方埋有與地面平行的金屬管線。為探測地下金屬管線的位置、走向和埋覆深度,先讓金屬管線載有電流,然后用閉合的試探小線圈P在地面探測。如圖2所示,將暴露于地面的金屬管接頭接到電源的一端,將接地棒接到電源的另一端,這樣金屬管線中就有沿管線方向的電流。使線圈P在直線AC上的不同位置保持靜止(線圈平面與地面平行),線圈中沒有感應電流。將線圈P靜置于B處,當線圈平面與地面平行時,線圈中有感應電流;當線圈平面與射線BD成45°角時,線圈中感應電流消失。由上述現(xiàn)象可以推測( )
A.金屬管線中的電流大小和方向都不變
B.金屬管線沿AC走向,埋覆深度為L
C.金屬管線沿BD走向,埋覆深度為L
D.若線圈P在D處,當它與地面的夾角為45°時,P中一定沒有感應電流
【分析】根據(jù)感應電流的產(chǎn)生條件可以知道金屬管線中的電流在不斷的變化;根據(jù)線圈平面內(nèi)磁通量的情況確定磁場的方向,進而確定電流的走向;根據(jù)幾何關(guān)系可以知道金屬管線的埋覆深度;磁通量變化率最大時,感應電流最大。
【解答】解:A、由題意可知,當線圈靜止時存在感應電流,則說明線圈產(chǎn)生的磁場為變化的,故電流一定是變化的,故A錯誤;
BC、由題意可知,使線圈P在直線AC上的不同位置保持靜止(線圈平面與地面平行),線圈中沒有感應電流。將線圈P靜置于B處,當線圈平面與地面平行時,線圈中有感應電流,當線圈平面與射線BD成45°角時,線圈中感應電流消失。根據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件可知,放在AC上表面是磁場與線圈平行,而放在B點時磁場與地面成45°角,故說明電流一定沿AC方向,線圈平面與射線BD成45°角時,線圈中感應電流消失說明B點的磁場方向成45°角,則由幾何關(guān)系可知,埋覆深度為與OB長度相等,故深度為,故B正確,C錯誤;
D、P在D處與地面成45°可以與磁場方向相互垂直,則此時磁通量的最大,磁通量的變化率最大,故感應電流可能最大,故D錯誤。
故選:B。
【點評】本題考查法拉第電磁感應定律以及通電導線周圍的磁場分布,難點在于幾何關(guān)系的確定,要注意明確通電直導線周圍的磁場為以導線為圓心的同心圓。
5.(2021?江蘇模擬)用圖中三套實驗裝置探究感應電流產(chǎn)生的條件,下列選項中能產(chǎn)生感應電流的操作是( )
A.甲圖中,使導體棒AB順著磁感線方向運動,且保持穿過ABCD中的磁感線條數(shù)不變
B.乙圖中,使條形磁鐵勻速穿過線圈
C.丙圖中,開關(guān)S閉合后,A、B螺線管相對靜止一起豎直向上運動
D.丙圖中,開關(guān)S保持閉合,使小螺線管A在大螺線管B中保持不動
【分析】根據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件:穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,進行分析判斷。
【解答】解:產(chǎn)生感應電流的條件:穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。例如,閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運動。
A、甲圖中,使導體棒AB順著磁感線方向運動,閉合回路的磁通量沒有變化,不會有感應電流,故A錯誤;
B、乙圖中,使條形磁鐵勻速穿過線圈,閉合回路的磁通量發(fā)生變化,有感應電流,故B正確;
C、丙圖中,開關(guān)S閉合后,A、B螺線管相對靜止一起豎直向上運動,那么閉合回路的磁通量不發(fā)生變化,沒有感應電流,故C錯誤;
D、丙圖中,開關(guān)S保持閉合,使小螺線管A在大螺線管B中保持不動,A產(chǎn)生的磁場不變,B中磁通量沒有改變,故沒有感應電流,故D錯誤;
故選:B。
【點評】本題考查了感應電流產(chǎn)生的條件:穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,同時理解會判定穿過線圈磁通量的變化是解題的關(guān)鍵。
6.(2021?浙江模擬)某同學仿照法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的裝置,在鐵環(huán)上用漆包線(銅絲,表面刷有絕緣漆)繞制了兩個線圈n1(100匝)、n2(匝數(shù)沒有記錄),線圈n1與開關(guān)S1、干電池E1、交流電源E2構(gòu)成回路,交流電源E2的電動勢e=4sin100πt(V),線圈n2與開關(guān)S2、靈敏電流計G、交流電壓表V(0~10V)構(gòu)成回路。當S1置于2、S2置于4時,電壓表V的示數(shù)為8V,取1.4。下列說法正確的是( )
A.由實驗數(shù)據(jù)可算得,線圈n2的匝數(shù)為200匝
B.由實驗數(shù)據(jù)可估計,線圈n2的匝數(shù)超過280匝
C.S2置于3,當S1從0扳到1時,G中不會有電流
D.S2置于3,當S1從0扳到1時,G中電流慢慢增大并穩(wěn)定到某一值
【分析】依據(jù)理想變壓器原副線圈的電壓與匝數(shù)才成正比,結(jié)合感應電流產(chǎn)生的條件:閉合回路的磁通量發(fā)生變化,從而即可求解。
【解答】解:AB、電壓表測量的是電壓的有效值,若是理想電源和理想變壓器,,由可算得匝,自己簡單繞制的變壓器,效率較低,U2小,所以n2的匝數(shù)超過280匝,故A錯誤,B正確;
CD、S2置于3,當S1從0扳到1時,由于鐵環(huán)中磁通量突然增大,G中有感應電流,待電流穩(wěn)定后,鐵環(huán)中磁通量不變,G中沒有感應電流,故CD錯誤.
故選:B。
【點評】本題考查電磁感應現(xiàn)象、變壓器的應用,掌握原副線圈的電壓與匝數(shù)關(guān)系,注意理解理想變壓器,同時知道感應電流產(chǎn)生的條件。
7.(2021?揭陽模擬)如圖是公路上安裝的一種測速“電子眼”。在“電子眼”前方路面下間隔一段距離埋設兩個通電線圈,當車輛通過線圈上方的道路時,會引起線圈中電流的變化,系統(tǒng)根據(jù)兩次電流變化的時間及線圈之間的距離,對超速車輛進行抓拍。下列判斷正確的是( )
A.汽車經(jīng)過線圈會產(chǎn)生感應電動勢
B.線圈中的電流是由于汽車通過線圈時發(fā)生電磁感應引起的
C.“電子眼”測量的是汽車經(jīng)過第二個線圈的瞬時速率
D.如果某個線圈出現(xiàn)故障,沒有電流,“電子眼”還可以正常工作
【分析】汽車通過通電線圈時,會引起通電線圈的磁通量發(fā)生變化(就好像通電線圈中插入鐵芯),會產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象,產(chǎn)生感應電動勢,從而引起線圈中電流的變化;線圈中原來沒有電流,汽車經(jīng)過就不會產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象,從而無法工作。
【解答】解:A、在“電子眼”前方路面下間隔一段距離埋設的是“通電線圈”,汽車上大部分是金屬,當汽車通過線圈時會引起通電線圈的磁通量變化,從而產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象,產(chǎn)生感應電動勢,故A正確;
B、線圈本身就是通電線圈,線圈中的電流并不是由于汽車通過線圈時發(fā)生電磁感應引起的,汽車通過時產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象只是引起線圈中電流發(fā)生變化,故B錯誤;
C、“電子眼”是根據(jù)兩次電流變化的時間及線圈之間的距離,算出汽車通過兩個線圈的平均速度,故C錯誤;
D、如果某個線圈出現(xiàn)故障,沒有電流,汽車經(jīng)過時就不會產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象,就無法正常工作,故D錯誤;
故選:A。
【點評】本題考查的是電磁感應現(xiàn)象與生活實際的結(jié)合,解題關(guān)鍵是抓住題目所給的信息,把題中給的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為常見的物理模型。
8.(2020秋?海淀區(qū)月考)用如圖所示裝置探究感應電流產(chǎn)生的條件,線圈A通過變阻器和開關(guān)S1連接到電源上,線圈B的兩端通過開關(guān)S2連到電流表上,把線圈A裝在線圈B的里面。下列說法中正確的是( )
A.該裝置是探究線圈A中感應電流產(chǎn)生的條件
B.S1、S2均處于閉合狀態(tài),將線圈A中鐵芯拔出時,電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C.S1、S2均處于閉合狀態(tài),將線圈A中鐵芯拔出用時越短,電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度越小
D.兩開關(guān)均處于閉合狀態(tài),此時勻速移動滑動變阻器的滑片,電流表的指針始終指在0刻度線位置
【分析】根據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件分析答題,穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,電路產(chǎn)生感應電流,并依據(jù)法拉第電磁感應定律,即可判定感應電動勢的大小。
【解答】解:A、通過線圈A移動滑動變阻器,及開關(guān)S1來改變線圈A的電流大小,從而導致線圈B中的磁通量發(fā)生變化,進而可判定線圈B中是否有感應電流產(chǎn)生,故A錯誤;
B、當S1、S2均處于閉合狀態(tài),將線圈A中鐵芯拔出時,穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應電流,發(fā)現(xiàn)電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故B正確;
C、當S1、S2均處于閉合狀態(tài),將線圈A中鐵芯拔出用時越短,則線圈A的磁通量的變化率越大,那么線圈B中的磁通量變化率也越大,則產(chǎn)生感應電動勢越大,因此電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度越大,故C錯誤;
D、兩開關(guān)均處于閉合狀態(tài),電路穩(wěn)定后勻速移動滑動變阻器的滑片,穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應電流,發(fā)現(xiàn)電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故D錯誤。
故選:B。
【點評】本題考查判斷電流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn),知道感應電流產(chǎn)生的條件即可正確解題,平時要注意基礎(chǔ)知識的學習與積累,并掌握法拉第電磁感應定律的內(nèi)容。
9.(2020秋?南通期末)在探究影響感應電流方向的因素實驗中,小明設計了表格來記錄實驗結(jié)果并完成了第一次實驗,如圖所示。下列分析中錯誤的是( )
A.①處應填寫:感應電流的磁場方向
B.②處應填寫:向下
C.③處應填寫:順時針(俯視)
D.④處應填寫:向上
【分析】根據(jù)楞次定律與右手螺旋定則的內(nèi)容,結(jié)合實驗探究的原理,及實驗操作要求,從而即可判定。
【解答】解:根據(jù)楞次定律的內(nèi)容:感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化;
當穿過線圈的磁通量增加時,則要搞清磁場的方向,感應電流的方向,及感應電流的磁場方向,
因此①應填寫:感應電流的方向,
由表格,結(jié)合圖可知,②應填寫:向下,依據(jù)楞次定律的“增反減同”及右手螺旋定則,可知,③應填寫:逆時針(俯視),④應填寫:向上,
綜上所述,故ABD正確,C錯誤;
本題選擇錯誤的,
故選:C。
【點評】考查楞次定律的內(nèi)容,明白感應電流的方向、磁場的方向及感應電流的磁場方向三者的關(guān)系,注意線圈的磁通量增加是解題的前提。
10.(2020秋?東湖區(qū)校級期末)為探討磁場對腦部神經(jīng)組織的影響及臨床醫(yī)學應用,某小組查閱資料得知:“將金屬線圈放置在頭部上方幾厘米處,給線圈通以上千安培、歷時約幾毫秒的脈沖電流,電流流經(jīng)線圈產(chǎn)生瞬間的高強度脈沖磁場,磁場穿過頭顱對腦部特定區(qū)域產(chǎn)生感應電場及感應電流,而對腦神經(jīng)產(chǎn)生電刺激作用,其裝置如圖所示?!蓖瑢W們討論得出的下列結(jié)論正確的是( )
A.脈沖電流流經(jīng)線圈會產(chǎn)生高強度的磁場是電磁感應現(xiàn)象
B.脈沖磁場在線圈周圍空間產(chǎn)生感應電場是電流的磁效應
C.若將脈沖電流改為恒定電流,可持續(xù)對腦神經(jīng)產(chǎn)生電刺激作用
D.若脈沖電流最大強度不變,但縮短脈沖電流時間,則在腦部產(chǎn)生的感應電場及感應電流會增強
【分析】電流在其周圍空間產(chǎn)生磁場,這是電流的磁效應現(xiàn)象;變化的磁場產(chǎn)生電場是電磁感應現(xiàn)象,電流變化越快,磁場變化越快,由法拉第電磁感應定律可知,感應電動勢越大。
【解答】解:A、脈沖電流流經(jīng)線圈會產(chǎn)生高強度的磁場是電流的磁效應,故A錯誤;
B、脈沖磁場在線圈周圍空間產(chǎn)生感應電場是電磁感應現(xiàn)象,故B錯誤;
C、若將脈沖電流改為恒定電流,恒定電流產(chǎn)生恒定的磁場,恒定磁場不會產(chǎn)生感應電場,故C錯誤;
D、若脈沖電流最大強度不變,但縮短脈沖電流時間,脈沖電流產(chǎn)生的磁場變化越快,磁感應強度的變化率越大,由法拉第電磁感應定律可知,感應電動勢越大,在腦部產(chǎn)生的感應電場及感應電流會增強,故D正確。
故選:D。
【點評】本題考查了電磁感應在日常生活與醫(yī)療上的應用,掌握基礎(chǔ)知識是解題的前提,根據(jù)題意應用基礎(chǔ)知識即可解題,平時要注意基礎(chǔ)知識的學習與應用。
11.(2020?上海模擬)在研究電磁感應現(xiàn)象的實驗中,進行以下操作時不能使線圈B中產(chǎn)生感應電流的是( )
A.電鍵閉合,把通電的線圈A從線圈B中抽出時
B.電鍵斷開,把通電的線圈A從線圈B中抽出時
C.電鍵閉合,在改變滑動變阻器阻值的過程中
D.在電鍵閉合或斷開瞬間
【分析】判斷在實驗過程中磁通量是否發(fā)生變化,發(fā)生變化就會產(chǎn)生感應電流,不發(fā)生變化就不會產(chǎn)生感應電流。
【解答】解:A、電鍵閉合,把通電線圈A從線圈B中抽出時,線圈B中的磁通量會發(fā)生變化,會產(chǎn)生感應電流,故A錯誤;
B、電鍵斷開,把通電的線圈A從線圈B中抽出時,線圈B中的磁通量始終為零,不會產(chǎn)生感應電流,故B正確;
C、電鍵閉合,在改變滑動變阻器阻值的過程中,線圈B中的磁通量會隨著線圈A的磁場變強而增大,線圈B中會產(chǎn)生感應電流,故C錯誤;
D、在電鍵閉合或斷開的瞬間,線圈A的磁場會增強或減弱,線圈B中的磁通量會發(fā)生變化,會產(chǎn)生感應電流,故D錯誤;
故選:B。
【點評】明確閉合回路產(chǎn)生感應電流的條件是磁通量發(fā)生變化是解決問題的關(guān)鍵。
12.(2020秋?重慶月考)現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關(guān)按如圖所示連接,探究感應電流的產(chǎn)生條件,下列說法正確的是( )
A.開關(guān)閉合并保持一段時間后,電流計指針仍偏轉(zhuǎn)
B.開關(guān)閉合后,將滑動變阻器的滑片P勻速滑動,電流計指針不偏轉(zhuǎn)
C.開關(guān)閉合后,將滑動變阻器的滑片P加速滑動,電流計指針偏轉(zhuǎn)
D.開關(guān)閉合后,小螺線管A放在大螺線管B中不動,電流計指針偏轉(zhuǎn)
【分析】穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化,閉合電路會產(chǎn)生感應電流,根據(jù)題意分析判斷穿過回路的磁通量是否變化,然后根據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件分析答題。
【解答】解:A、開關(guān)閉合后,電路中形成恒定電流,穿過線圈B的磁通量不變,故A錯誤;
BC、勻速和加速滑動,通過線圈A的電流均改變,穿過線圈B的磁通量發(fā)生改變,電流計均會偏轉(zhuǎn),故B錯誤,C正確;
D、線圈A不動,線圈B中的磁通量不變,無感應電流,故D錯誤;
故選:C。
【點評】本題考查了感應電流產(chǎn)生條件的應用,穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化,閉合電路會產(chǎn)生感應電流,知道感應電流產(chǎn)生的條件是解題的前提,根據(jù)題意分析磁通量是否變化即可解題。
13.(2019秋?西城區(qū)校級期末)下列各圖中,線圈中能產(chǎn)生感應電流的是( )
A.B.
C.D.
【分析】能否產(chǎn)生感應電流,關(guān)鍵看閉合回路磁通量是否發(fā)生變化。
【解答】解:AB、線框向右運動,穿過閉合電路的磁通量磁通量都未發(fā)生變化,無感應電流,故AB錯誤;
C、線框繞軸轉(zhuǎn)動,穿過閉合電路的磁通量在發(fā)生變化,有感應電流,故C正確;
D、回路沒有閉合,磁通量發(fā)生變化,有感應電動勢,無感應電流,故D錯誤。
故選:C。
【點評】要熟悉通電直導線產(chǎn)生的磁場分布的情況,能否產(chǎn)生感應電流,關(guān)鍵看閉合回路磁通量是否發(fā)生變化。
14.(2019秋?廣東期末)如圖所示,線圈A通過滑動變阻器和開關(guān)連接到電源上,線圈B與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導線連接成回路。小磁針位于直導線的正下方,開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài)。下列不能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是( )
A.開關(guān)閉合的瞬間
B.開關(guān)斷開的瞬間
C.開關(guān)閉合時,滑動變阻器不動
D.開關(guān)閉合時,迅速移動滑動變阻器的滑片
【分析】根據(jù)感應電流的產(chǎn)生條件分析,閉合回路磁通量發(fā)生變化。
恒定的電流周圍磁場是恒定的,在附近靜止的回路中不會產(chǎn)生感應電流。
【解答】解:C、開關(guān)閉合時,滑動變阻器不動,線圈A中電流恒定,穿過線圈B的磁通量不變,連接線圈B的回路中不產(chǎn)生感應電流,小磁針不偏轉(zhuǎn),
ABD、開關(guān)斷開的瞬間、閉合的瞬間,閉合后迅速移動滑動變阻器的滑片,這三種情況下,均可導致線圈B的磁通量改變,連接線圈B的回路中產(chǎn)生感應電流,小磁針偏轉(zhuǎn)。
本題選不能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的,故選:C。
【點評】此題考查了感應電流的產(chǎn)生條件,明確閉合回路磁通量發(fā)生變化,才會產(chǎn)生感應電流。
15.(2020?大興區(qū)一模)1831年8月29日,法拉第經(jīng)歷近十年的研究終于在一次實驗中發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上(如圖),一個線圈接到電源上,另一個線圈接入”電流表”,在給一個線圈通電或斷電的瞬間,另一個線圈中也出現(xiàn)了電流。之后他設計出幾十個關(guān)于“電磁感應”現(xiàn)象的實驗,并把它們總結(jié)成五類情況。請結(jié)合你學習的電磁感應知識判斷以下哪個選項不屬于這五類情況( )
A.恒定的電流B.變化的磁場
C.運動的磁鐵D.在磁場中運動的導體
【分析】1831年法拉第總結(jié)出以下五種情況都可產(chǎn)生感應電流:變化著的電流、運動著的恒定電流、在磁場中運動著的導體、變化著的磁場、運動著的磁鐵,通過對照來答題。
【解答】解:A、恒定的電流不屬于這五類情況,故A錯誤;
BCD、變化的磁場、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體都屬于這五類情況,故BCD正確。
本題選不屬于這五類情況的,
故選:A。
【點評】解決本題的關(guān)鍵要掌握法拉第總結(jié)的產(chǎn)生感應電流的五種情況,可以結(jié)合產(chǎn)生感應電流的條件:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化來記憶。
16.(2020春?浦東新區(qū)校級月考)如圖所示,長直導線通有向右的電流I,金屬線圈①與直導線垂直放置于其正下方,線圈②中心軸線與直導線重合,線圈③直徑與直導線重合,線圈④與直導線共面放置于其正下方。在電流I均勻減小的過程中( )
A.線圈①中磁通量減小
B.線圈②中磁通量減小
C.線圈③中沒有磁感線穿過
D.線圈④中磁通量減小產(chǎn)生感應電流
【分析】根據(jù)安培定則判斷電流產(chǎn)生的磁場的方向,然后對照產(chǎn)生感應電流的條件:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,分析各線圈中有無感應電流。
【解答】解:電流的方向向右,由安培定則可知,線圈①與②的方向與磁場的方向平行,所以穿過線圈①、②的磁通量始終都等于0;
③上下兩側(cè)的磁場大小是對稱的,但方向相反,所以穿過線圈③的磁通量也始終等于0;
根據(jù)安培定則可知,穿過線圈④的磁通量的方向向里,大小減小,從而會產(chǎn)生感應電流,
由上分析,故ABC錯誤,D正確;
故選:D。
【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握右手螺旋定則判斷電流周圍的磁場方向,掌握感應電流的產(chǎn)生條件,還可以根據(jù)楞次定律判斷感應電流的方向。
17.(2020春?浦東新區(qū)校級月考)線圈從磁鐵上方由位置1經(jīng)位置2平移到3的過程中,穿過線圈的磁通量( )
A.不變,沒有感應電流
B.先減小后增大,一直有感應電流
C.先增大后減小,一直有感應電流
D.在位置2為零,此時沒有感應電流
【分析】依據(jù)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,則閉合電路中產(chǎn)生感應電流,從而即可求解。
【解答】解:線圈從磁鐵上方由位置1經(jīng)位置2平移到3的過程中,穿過線圈的磁通量先減小后增大,在位置2,磁感應線與線圈平面平行,則其磁通量為零,此時有感應電流,故ACD錯誤,B正確;
故選:B。
【點評】考查磁通量的概念,掌握感應電流產(chǎn)生的條件,理解磁通量的大小可以用穿過線圈的條數(shù)來表示,條數(shù)增加則磁通量增加,條數(shù)減小則磁通量減小。
18.(2020?房山區(qū)一模)如圖是汽車速率計的基本結(jié)構(gòu)示意圖,其工作原理如下:速率計的轉(zhuǎn)軸通過一系列傳動裝置與汽車驅(qū)動輪相連,速率計轉(zhuǎn)軸的上端鉚接了一個永久磁鐵,永久磁鐵上罩了一塊鋁片,鋁片又固定在指針軸上。當永久磁鐵隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時,鋁片與永久磁鐵會發(fā)生相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動并帶動指針一起轉(zhuǎn)動。根據(jù)以上材料判斷,以下說法不正確的是( )
A.汽車勻速行駛時,鋁片中沒有電流
B.永磁鐵轉(zhuǎn)動方向與鋁片轉(zhuǎn)動方向相同
C.鋁片總是阻礙永久磁鐵轉(zhuǎn)動
D.該速率計運用了電磁感應原理
【分析】閉合線圈(導體)在變化的磁場中,磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象。感應電流激發(fā)的磁場總是阻礙原磁場的變化。
【解答】解:A、汽車勻速行駛,速率計的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,永久磁鐵相對于鋁片轉(zhuǎn)動,磁通量改變,會發(fā)生電磁感應現(xiàn)象,鋁片中有電流,A不正確;
B、根據(jù)楞次定律,感應電流激發(fā)的磁場與原磁場相互作用,阻礙原磁場的變化,故鋁片轉(zhuǎn)動方向與永磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,故B正確;
C、根據(jù)根據(jù)楞次定律,鋁片總是阻礙永久磁鐵轉(zhuǎn)動,C正確;
D、該速率計通過電磁感應,使鋁片產(chǎn)生轉(zhuǎn)動并帶動指針一起轉(zhuǎn)動,D正確;
本題選不正確的,故選:A。
【點評】考查電磁感應定律,要深刻理解楞次定律中“阻礙”的不同表述,如“增縮減擴、來拒去留”,這些不同角度的理解要會用,巧用。
19.(2020?平谷區(qū)一模)有人做過這樣一個實驗:將一錫塊和一個磁性很強的小永久磁鐵疊放在一起,放入一個淺平的塑料容器中。往塑料容器中倒入液態(tài)氮,降低溫度,使錫出現(xiàn)超導性。這時可以看到,小磁鐵竟然離開錫塊表面,飄然升起,與錫塊保持一定距離后,便懸空不動了。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是:磁場中的超導體能將磁場完全排斥在超導體外,即超導體內(nèi)部沒有磁通量(邁斯納效應)。如果外界有一個磁場要通過超導體內(nèi)部,那么在磁場作用下,超導體表面就會產(chǎn)生一個無損耗感應電流。這個電流產(chǎn)生的磁場恰恰與外加磁場大小相等、方向相反,這就形成了一個斥力。當磁鐵受到的向上的斥力大小剛好等于它重力大小的時候,磁鐵就可以懸浮在空中。根據(jù)以上材料可知( )
A.超導體處在恒定的磁場中時它的表面不會產(chǎn)生感應電流
B.超導體處在均勻變化的磁場中時它的表面將產(chǎn)生恒定的感應電流
C.將磁鐵靠近超導體,超導體表面的感應電流增大,超導體和磁鐵間的斥力就會增大
D.將懸空在超導體上面的磁鐵翻轉(zhuǎn)180°,超導體和磁鐵間的作用力將變成引力
【分析】分析題干信息,外界有一個磁場要通過超導體內(nèi)部,那么超導體表面就會產(chǎn)生一個無損耗感應電流,該感應電流產(chǎn)生的磁場與外界磁場等大反向,則超導體處在恒定的磁場中時它的表面產(chǎn)生恒定的感應電流,超導體處于均勻變化的磁場中時它的表面產(chǎn)生均勻變化的感應電流。
從受力的角度分析,感應電流的磁場阻礙著超導體和磁鐵間的相對運動,即作用力為斥力。
【解答】解:A、分析題意可知,磁場中的超導體能將磁場完全排斥在超導體外,即超導體內(nèi)部沒有磁通量(邁斯納效應)。如果外界有一個磁場要通過超導體內(nèi)部,那么超導體表面就會產(chǎn)生一個無損耗感應電流,故超導體處在恒定的磁場中時它的表面產(chǎn)生感應電流,故A錯誤;
B、根據(jù)題干信息可知,超導體處于均勻變化的磁場中時,超導體表面產(chǎn)生的無損耗感應電流,該感應電流產(chǎn)生的磁場恰恰與外加磁場大小相等、方向相反,故外加磁場是均勻變化的,則感應電流是均勻變化的,這樣才能抵消外加磁場,故B錯誤;
C、將磁鐵靠近超導體,超導體周圍的外加磁場增強,為了抵消外加磁場,超導體表面的感應電流增大,超導體和磁鐵間的斥力就會增大,故C正確;
D、根據(jù)題干信息可知,將懸空在超導體上面的磁鐵翻轉(zhuǎn)180°,超導體產(chǎn)生的感應電流的磁場仍要與外加磁場抵消,超導體和磁鐵間的作用力仍為斥力,故D錯誤。
故選:C。
【點評】此題考查了電磁感應在生活和生產(chǎn)中的應用,解題的關(guān)鍵是提取題干有用信息,明確超導體表面的無損耗感應電流產(chǎn)生的磁場與外加磁場大小相等、方向相反。
20.(2020?武漢模擬)如圖(a)所示,在傾角θ=37°的斜面上放置著一個金屬網(wǎng)環(huán),圓環(huán)的上半部分處在垂直斜面向上的勻強磁場(未畫出)中,磁感應強度的大小按如圖(b)所示的規(guī)律變化。釋放圓環(huán)后,在t=8t和t=9t時刻,圓環(huán)均能恰好靜止在斜面上。假設圓環(huán)與斜面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,sin37°=0.6,則圓環(huán)和斜面間的動摩擦因數(shù)為( )
A.B.C.D.
【分析】在t=8t和t=9t時刻,圓環(huán)均能恰好靜止在斜面上,分析兩種情況下感應電流的大小和安培力的方向,對圓環(huán)根據(jù)平衡條件列方程求解。
【解答】解:設圓環(huán)的直徑為d,面積為S,質(zhì)量為m,電阻為R;
在0~8t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢E1===,
感應電流大小為I1==①
圓環(huán)的上半部分處在垂直斜面向上的勻強磁場中,且磁感應強度增大,根據(jù)楞次定律可知電流方向俯視為順時針,根據(jù)左手定則可知安培力的方向沿斜面向下,在t=8t時刻,圓環(huán)均能恰好靜止在斜面上,則有:mgsin37°+B0I1d=μmgcs37° ②
在9t0~10t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢E2===,
感應電流大小為I2==③
圓環(huán)的上半部分處在垂直斜面向上的勻強磁場中,且磁感應強度減小,根據(jù)楞次定律可知電流方向俯視為逆時針,根據(jù)左手定則可知安培力的方向沿斜面向上,在t=9t時刻,圓環(huán)均能恰好靜止在斜面上,則有:mgsin37°+μmgcs37°=B0I2d ④
根據(jù)②④可得=,代入I1和I2,
解得:μ=,故D正確、ABC錯誤。
故選:D。
【點評】本題主要是考查了安培力作用下的平衡問題,解答本題的關(guān)鍵是掌握法拉第電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律,挖掘題目所給出的臨界條件,根據(jù)平衡條件求解。
二.多選題(共10小題)
21.(2021?海淀區(qū)一模)線圈繞制在圓柱形鐵芯上,通過導線與電流計連接組成閉合回路。條形磁鐵的軸線和鐵芯的軸線及連接線圈和電流計的導線在同一平面內(nèi),鐵芯、線圈及條形磁鐵的幾何中心均在與鐵芯垂直的PQ連線上。條形磁鐵分別與線圈相互平行或相互垂直放置。若電流從電流表“+”接線柱流入時電流計指針向右偏轉(zhuǎn),在如下情形中能觀察到明顯的電磁感應現(xiàn)象,且圖中標出的電流計指針偏轉(zhuǎn)方向正確的是( )
A.
B.
C.
D.
E.
F.
【分析】判斷線圈內(nèi)磁通量的變化情況,根據(jù)楞次定律,判斷產(chǎn)生感應磁場方向,再由右手螺旋定則,判斷線圈內(nèi)感應電流的方向。
【解答】解:A、該圖中當磁鐵平行線圈向上運動時,穿過線圈的磁通量向下減小,根據(jù)楞次定律可知,產(chǎn)生感應磁場方向向下,由右手螺旋定則可知,線圈中產(chǎn)生的感應電流從負極流入電流計,則電流計指針向左偏轉(zhuǎn),故A錯誤;
B、該圖中當磁鐵向線圈遠離時,穿過線圈的磁通量向下減小,根據(jù)楞次定律可知,產(chǎn)生感應磁場方向向下,由右手螺旋定則可知,線圈中產(chǎn)生的感應電流從負極流入電流計,則電流計指針向左偏轉(zhuǎn),故B正確;
C、當磁鐵按如圖所示的方式向上運動時,由對稱性可知,穿過線圈的磁通量向下增大,根據(jù)楞次定律可知,產(chǎn)生感應磁場方向向上,由右手螺旋定則可知,線圈中產(chǎn)生的感應電流從正極流入電流計,則電流計指針向右偏轉(zhuǎn),故C正確;
D、當磁鐵按如圖所示的方式向下運動時,由對稱性可知,穿過線圈的磁通量向上增大,根據(jù)楞次定律可知,產(chǎn)生感應磁場方向向下,由右手螺旋定則可知,線圈中產(chǎn)生的感應電流從負極流入電流計,則電流計指針向左偏轉(zhuǎn),故D正確;
E、當磁鐵按如圖所示的方式旋轉(zhuǎn)時,穿過線圈的磁通量向下減小,根據(jù)楞次定律可知,產(chǎn)生感應磁場方向向下,由右手螺旋定則可知,線圈中產(chǎn)生的感應電流從負極流入電流計,則電流計指針向左偏轉(zhuǎn),故E正確;
F、當磁鐵按如圖所示的方式旋轉(zhuǎn)時,穿過線圈的磁通量不變,線圈中不會有感應電流,故F錯誤;
故選:BCDE。
【點評】本題主要考查線圈內(nèi)感應電流的方向,解題的關(guān)鍵先判斷原磁場的方向和線圈內(nèi)磁通量的變化情況,再利用楞次定律和右手螺旋定則分析求解。
22.(2021?保定一模)電磁阻尼現(xiàn)象在日常生活中得到廣泛應用,如汽車的減震懸架,精密實驗儀器的防震等。某減震座椅工作原理示意圖如圖所示,除了彈簧可減震之外,中間還有磁體和配套定子線圈,在震動過程中磁體可在定子線圈內(nèi)上下移動。下列說法中正確的是( )
A.定子線圈的電阻越小,電磁阻泥現(xiàn)象越明顯
B.定子線圈的電阻越大,電磁阻尼現(xiàn)象越明顯
C.震動過程中減震系統(tǒng)會產(chǎn)生焦耳熱
D.震動過程中減震系統(tǒng)不會產(chǎn)生焦耳熱
【分析】阻尼現(xiàn)象的主要原因是物體受到安培力,而安培力的方向阻礙物體運動,電阻越小,電流越大,安培力越大,阻尼現(xiàn)象越明顯。而減震過程產(chǎn)生電流,就會有焦耳熱產(chǎn)生。
【解答】解:AB、內(nèi)部電阻越小,電流越大,安培力越大,阻尼現(xiàn)象越明顯。故A正確,B錯誤;
CD、減震過程中會產(chǎn)生電流,內(nèi)部有電阻,就會產(chǎn)生焦耳熱。故C正確,D錯誤。
故選:AC。
【點評】本題考查阻尼運動,要理解物體受到安培力的作用阻礙物體運動。要知道有電流經(jīng)過電阻就會產(chǎn)生焦耳熱。
23.(2020秋?如皋市校級月考)隨著科技的不斷發(fā)展,小到手表、手機,大到電腦、電動汽車,都已經(jīng)在無線充電方面實現(xiàn)了從理論研發(fā)到實際應用的轉(zhuǎn)化。如圖所示為某品牌手機無線充電的原理圖,下列說法正確的是( )
A.無線充電時,手機上接收線圈的工作原理是“電流的磁效應”
B.發(fā)送端和接收端間的距離影響充電的效率
C.所有手機都能用該品牌無線底座進行無線充電
D.接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同
【分析】無線充電利用電磁感應原理。所使用的電源必須是交變電流;接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同。
【解答】解:A、無線充電手機接收線圈部分工作原理是電磁感應現(xiàn)象,故A錯誤;
B、由于充電工作原理為電磁感應,發(fā)送和接收端間的距離越遠,空間中損失的能量越大,故B正確;
C、不是所有手機都能進行無線充電,只有手機中有接收線圈時手機利用電磁感應進行無線充電,故C錯誤;
D、根據(jù)電磁感應原理,接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中頻率相同,故D正確;
故選:BD。
【點評】本題考查了電磁感應在生活和生產(chǎn)中的應用。這種題型屬于基礎(chǔ)題,只要善于積累,難度不大。
24.(2020?深圳二模)電磁感應現(xiàn)象在科技和生活中有著廣泛的應用,下列說法正確的是( )
A.圖中利用了發(fā)射線圈和接收線圈之間的互感現(xiàn)象構(gòu)成變壓器,從而實現(xiàn)手機充電
B.圖中給電磁爐接通恒定電流,可以在鍋底產(chǎn)生渦流,給鍋中食物加熱
C.圖中如果線圈B不閉合,S斷開將不會產(chǎn)生延時效果
D.圖中給電子感應加速器通以恒定電流時,被加速的電子獲得恒定的加速度
【分析】變壓器的工作原理是互感,是一種電磁感應原理。電磁爐應通以交變電流。延時繼電器是利用電磁感應原理。電子感應加速器能通以交變電流。
【解答】解:A、圖中利用了發(fā)射線圈和接收線圈之間的互感現(xiàn)象構(gòu)成變壓器,利用互感原理使手機充電,故A正確;
B、圖中給電磁爐接通交變電流,可以在鍋底產(chǎn)生渦流,給鍋中食物加熱,故B錯誤;
C、圖中如果線圈B不閉合,S斷開,線圈B中不產(chǎn)生感應電流,工作電路會立即斷開,不會產(chǎn)生延時效果,故C正確;
D、圖中給電子感應加速器通以交變電流時,產(chǎn)生交變的磁場,感應出交變電壓,使電子獲得恒定的加速度,故D錯誤。
故選:AC。
【點評】解決本題的關(guān)鍵要理解各種裝置的工作原理,要掌握電磁感應產(chǎn)生的條件,來分析其工作原理。
25.(2020春?四川月考)如圖所示,正方形線圈處在電流恒定的長直導線形成的磁場中,則線圈中能產(chǎn)生感應電流的是( )
A.向右平動
B.向下平動
C.繞軸轉(zhuǎn)動(ad邊向外)
D.向上平動(D線圈有個缺口)
【分析】產(chǎn)生感應電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,根據(jù)這個條件判斷有無感應電流產(chǎn)生。
【解答】解:由題意可知,長直導線電流的磁場,離導線越近,磁場越強;離導線越遠,磁場越弱。
A、線圈向右運動穿過線圈的磁通量不變,不產(chǎn)生感應電流,故A錯誤;
B、線圈向下平動過程中,穿過線圈的磁通量減小,有感應電流產(chǎn)生,故B正確;
C、線圈轉(zhuǎn)動過程中,穿過線圈的磁通量變化,有感應電流產(chǎn)生,故C正確;
D、線圈向上平動過程中,穿過線圈的磁通量減小,但電路不閉合,則沒有感應電流產(chǎn)生,故D錯誤。
故選:BC。
【點評】判斷有沒有感應電流產(chǎn)生,只要對照條件分析就行。注意磁通量可以用磁感線的條數(shù)來判斷。
26.(2019秋?蘇州期末)下列四個圖都與渦流有關(guān),其中說法正確的是( )
A.真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置
B.自制金屬探測器是利用被測金屬中產(chǎn)生的渦流來進行探測的
C.電磁爐工作時在它的面板上產(chǎn)生渦流加熱食物
D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊合而成是為了減小渦流
【分析】電流做周期性的變化,在附近的導體中產(chǎn)生感應電流,該感應電流看起來像水中的漩渦,所以叫做渦流。
渦流會在導體中產(chǎn)生大量的熱量,據(jù)此分析各個選項。
【解答】解:A、真空冶煉爐是線圈中的電流做周期性變化,在金屬中產(chǎn)生渦流,從而產(chǎn)生大量的熱量,熔化金屬的,故A正確。
B、金屬探測器中變化電流遇到金屬物體,在被測金屬中上產(chǎn)生渦流來進行探測,故B正確。
C、家用電磁爐工作時,在鍋體中產(chǎn)生渦流,加熱食物,故C錯誤。
D、當變壓器中的電流變化時,在其鐵芯將產(chǎn)生渦流,使用硅鋼片做成的鐵芯可以盡可能減小渦流的損失,故D正確。
故選:ABD。
【點評】掌握渦流的原理及應用與防止:真空冶煉爐,硅鋼片鐵心,金屬探測器,電磁爐等。注意電磁爐是利用電流的熱效應和磁效應的完美結(jié)合體,它的鍋具必須含磁性材料,最常見的是不銹鋼鍋。
27.(2019秋?洛陽期末)如圖所示,上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置。小磁塊先后在網(wǎng)管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部。則小磁塊( )
A.在P和Q中都做自由落體運動
B.在P中下落過程中機械能減小
C.在P中的下落時間比在Q中的長
D.落至底部時在P中的速度比在Q中的大
【分析】當小磁塊在光滑的銅管P下落時,由于穿過銅管的磁通量變化,導致銅管產(chǎn)生感應電流,因磁場,從而產(chǎn)生安培阻力,對于塑料管沒有任何阻礙,從而即可求解。
【解答】解:A、當小磁塊在光滑的銅管P下落時,由于穿過銅管的磁通量變化,導致銅管產(chǎn)生感應電流,從而產(chǎn)生安培阻力,運動不是自由落體運動,而對于塑料管內(nèi)小磁塊沒有任何阻力,在做自由落體運動,故A錯誤。
B、由A選項分析可知,在銅管的小磁塊機械能不守恒,克服安培力做功,機械能減小,而在塑料管的小磁塊機械能守恒,故B正確。
C、在銅管中小磁塊受到安培阻力,則在P中的下落時間比在Q中的長,故C正確。
D、根據(jù)動能定理可知,因安培阻力導致產(chǎn)生熱量,則至底部時在P中的速度比在Q中的小,故D錯誤。
故選:BC。
【點評】本題考查楞次定律的應用,要注意明確在發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時,克服安培力做功,機械能減小。
28.(2020春?高州市期末)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個鋁環(huán),線圈與電源、電鍵相連,如圖所示.線圈上端與電源負極相連,閉合開關(guān)的瞬間,鋁環(huán)向上跳起.若保持開關(guān)閉合,則( )
A.鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落
B.鋁環(huán)停留在某一高度
C.鋁環(huán)不斷升高
D.如果電源的正、負極對調(diào),觀察到的現(xiàn)象不變
【分析】首先根據(jù)楞次定律與左手定則判斷鋁環(huán)為什么要向上跳起,然后可以說明電流穩(wěn)定后,線圈產(chǎn)生的磁場不變,鋁環(huán)中磁通量不變,沒有產(chǎn)生感應電流,所以線圈與鋁環(huán)之間沒有力的作用.
【解答】解:A、感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的原磁通量的變化,我們可以這樣理解:當原磁通量增加時,感應電流的磁場與原來磁場的方向相反; 當原磁通量減少時,感應電流的磁場就與原來磁場的方向相同。
題目中線圈上端與電源正極相連,閉合電鍵的瞬間,鋁環(huán)向上跳起的原因是:閉合電鍵的瞬間線圈突然產(chǎn)生磁場(假設磁場向上),通過鋁環(huán)的磁通量突然(向上)增加,那么鋁環(huán)中的感應電流就產(chǎn)生與原磁場方向相反的磁場(感應電流磁場向下);因為原磁場與感應電流的磁場方向相反,相互排斥,所以鋁環(huán)受到向上的斥力,所以鋁環(huán)向上跳起。
若保持電鍵閉合,流過線圈的電流穩(wěn)定,磁場不再發(fā)生變化,鋁環(huán)中就沒有感應電流,也就沒有相互作用,鋁環(huán)僅受重力作用,最后落回。故BC錯誤,A正確。
D、如果電源的正、負極對調(diào),觀察到的現(xiàn)象還是不變,因為我們討論時電流的正負極對整個力的作用過程沒有影響。故D正確。
故選:AD。
【點評】本題考查楞次定律的應用,要注意理解楞次定律的具體意思:當原磁通量增加時,感應電流的磁場與原來磁場的方向相反; 當原磁通量減少時,感應電流的磁場就與原來磁場的方向相同.
29.(2019秋?射陽縣期末)下列圖中線圈中不能產(chǎn)生感應電流的是( )
A.B.
C.D.
【分析】根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件:穿過閉合電路的磁能量發(fā)生變化,進行判斷.磁能量可由磁感線的條數(shù)分析.
【解答】解:A、線圈在磁場中運動,穿過線圈的磁通量沒有變化,所以不會產(chǎn)生感應電流;
B、線圈離開磁場時,磁通量減小,故有感應電流產(chǎn)生;
C、線圈與磁場始終平行,穿過線圈的磁通量為零,沒有變化,所以不能產(chǎn)生感應電流。
D、在磁鐵向下運動時,穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,發(fā)生線圈中產(chǎn)生感應電流。
本題選不能產(chǎn)生感應電流,故選:AC
【點評】本題的解題關(guān)鍵是掌握產(chǎn)生感應電流的條件:穿過閉合電路的磁能量發(fā)生變化和磁通量的含義進行判斷.要特別注意理解C,明確由于磁感線一直和線圈平行,故沒有磁感線“穿”過線圈.
30.(2019秋?衢州期中)如圖甲,家用電磁爐已走進千家萬戶。圖乙為電磁爐中安裝的旋渦狀線圈,當通以高頻交流電流時,線圈產(chǎn)生的磁感線的條數(shù)和方向會隨電流的強度和方向的變化而變化,導致電磁爐上方的鐵鍋產(chǎn)生感應電流,從而使其發(fā)熱。下列說法正確的是( )
A.磁場變化的頻率越高,電磁爐的加熱效果越好
B.由上往下看,圖乙線圈中該時刻電流方向為順時針
C.電磁爐的工作原理是應用電磁感應在鍋體中產(chǎn)生渦流來工作
D.普通陶瓷砂鍋也可利用電磁爐來煲湯
【分析】電磁爐又被稱為電磁灶,其原理是磁場感應渦流加熱,即利用交變電流通過線圈產(chǎn)生交變磁場,從而使金屬鍋自身產(chǎn)生無數(shù)小渦流而直接加熱于鍋內(nèi)的食物。
【解答】解:A、鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的,提高磁場變化的頻率,可提高電磁爐的加熱效果,故A正確;
B、由上往下看,依據(jù)右手螺旋定則,可知,圖乙線圈中該時刻電流方向為逆時針,故B錯誤;
C、電磁爐的工作原理是應用電磁感應在鍋體中產(chǎn)生渦流來工作,故C正確;
D、由C選項分析可知,普通陶瓷砂鍋不可利用電磁爐來煲湯,故D錯誤。
故選:AC。
【點評】本題要求學生根據(jù)題文的信息解答,考查了學生接受信息的能力,掌握電磁爐的應用及工作原理,注意鍋體中產(chǎn)生渦流,并不是電磁爐。
三.填空題(共10小題)
31.(2020秋?湖北期末)如圖所示,是用來做電磁感應實驗裝置的示意圖,當閉合開關(guān)S時,發(fā)現(xiàn)電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)一下后,又回到中央位置.現(xiàn)繼續(xù)進行實驗
(1)把原線圈插入副線圈的過程中,電流表的指針將 向左偏轉(zhuǎn) .
(2)把原線圈插入副線圈后電流表的指針將 指零
(3)原、副線圈保持不動,把變阻器滑動片P向右移動過程中,電流表的指針將 向右偏轉(zhuǎn) .
【分析】穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中產(chǎn)生感應電動勢;根據(jù)題意判斷磁通量變化情況與電流計指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系,然后根據(jù)磁通量的變化情況判斷指針偏轉(zhuǎn)方向.
【解答】解:當在閉合電鍵時,發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向左偏了一下,說明穿過大線圈磁通量增加時,電流計指針向左偏轉(zhuǎn);
(1)把原線圈插入副線圈的過程中,穿過副線圈的磁通量增加,電流表的指針將向左偏轉(zhuǎn).
(2)把原線圈插入副線圈后,穿過副線圈的磁通量不變,不產(chǎn)生感應電流,電流表的指針將指零(或回到中央).
(3)原、副線圈保持不動,把變阻器滑動片P向右移動過程中,穿過副線圈的磁通量減少,電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn).
故答案為:(1)向左偏轉(zhuǎn);(2)指零;(3)向右偏轉(zhuǎn).
【點評】由楞次定律來確定感應電流的方向,而閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化有幾種方式:可以線圈面積的變化,也可以磁場的變化,也可以線圈與磁場的位置變化.
32.(2021春?兗州區(qū)期中)如圖所示為“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗裝置.
(1)將圖中所缺的導線補接完整.
(2)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:
①將原線圈迅速插入副線圈時,靈敏電流計的指針將 向右偏轉(zhuǎn)一下 ;
②原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器的阻值調(diào)大時,靈敏電流計指針將 向左偏轉(zhuǎn)一下 .
(3)在做“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗時,如果副線圈B兩端不接任何元件,則副線圈中 CD .
A.因電路不閉合,無電磁感應現(xiàn)象
B.不能用楞次定律判斷感應電動勢的方向
C.可以用楞次定律判斷出感應電動勢的方向
D.有電磁感應現(xiàn)象,有感應電動勢產(chǎn)生.
【分析】(1)注意該實驗中有兩個回路,一是電源、電鍵、變阻器、小螺線管串聯(lián)成的回路,二是電流計與大螺線管串聯(lián)成的回路,據(jù)此可正確解答.
(2)根據(jù)楞次定律確定電流的方向,判斷指針的偏轉(zhuǎn).
(3)當穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時,一定有感應電動勢,若閉合時,才有感應電流,可以由楞次定律來確定感應電動勢的方向.
【解答】解:(1)將電源、電鍵、變阻器、小螺線管串聯(lián)成一個回路,再將電流計與大螺線管串聯(lián)成另一個回路,電路圖如圖所示.
(2)閉合電鍵,磁通量增加,指針向右偏轉(zhuǎn),將原線圈迅速插入副線圈,磁通量增加,則靈敏電流計的指針將右偏.原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時,電阻增大,則電流減小,穿過副線圈的磁通量減小,則靈敏電流計指針向左偏.
(3)如果副線圈B兩端不接任何元件,線圈中仍有磁通量的變化,仍會產(chǎn)生感應電動勢,不會沒有感應電流存在,但是可根據(jù)楞次定律來確定感應電流的方向,從而可以判斷出感應電動勢的方向.故CD正確,AB錯誤;
故答案為:(1)
(2)①向右偏轉(zhuǎn)一下;②向左偏轉(zhuǎn)一下;
(3)CD.
【點評】本題考查研究電磁感應現(xiàn)象及驗證楞次定律的實驗,對于該實驗注意兩個回路的不同.知道磁場方向或磁通量變化情況相反時,感應電流反向是判斷電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)鍵.
33.(2020?虹口區(qū)二模)利用圖(a)所示的裝置可以定性研究產(chǎn)生感應電流的條件及其規(guī)律。線圈A、B套在絕緣的閉合環(huán)形鐵芯C上,線圈B與電流傳感器連接。先將電鍵S閉合,再斷開,電流傳感器中的電流隨時間變化如圖(b)所示,則電流傳感器的正接線柱應在 a 端(選填“a”或“b”)。依據(jù)t1~t2過程中的電流變化情況,可以得出結(jié)論: 磁通量不變,無感應電流;磁通量減小,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同。 。
【分析】A線圈開關(guān)S的通斷,引起A線圈中電流及磁感應強度的變化,由于A、B線圈套在絕緣的閉合環(huán)形鐵芯C上,故B線圈中的磁通量會發(fā)生變化,B線圈為閉合回路形成感應電流。
【解答】解:先將電鍵S閉合,A線圈電流產(chǎn)生沿C逆時針磁場,并且增大,B線圈穿過的磁通量增大,根據(jù)楞次定律結(jié)合右手螺旋定則,電流由b流入電流傳感器,由a流出,根據(jù)圖(b)對應感應電流為負,說明b端是電流傳感器的負接線柱應在,故電流傳感器的正接線柱應在a端。
S閉合后電流穩(wěn)定,磁場強度不變,穿過B的磁通量不變,無感應電流;當S斷開,穿過線圈B的磁通量減小,產(chǎn)生感應電流,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同。
故答案為:a;磁通量不變,無感應電流;磁通量減小,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同。
【點評】穿過閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化才會產(chǎn)生感應電流;電流流經(jīng)用電器正極進負極出。
34.(2019秋?蕪湖期末)如圖所示,將小螺線管A插入大螺線管B中不動.(1)~(3)問(填“有”或“無”).
(1)當開關(guān)S接通或斷開時,電流表中 有 電流通過;
(2)若開關(guān)S一直閉合,當改變滑動變阻器的阻值時,電流表中 有 電流通過;
(3)當開關(guān)S一直閉合,滑動變阻器滑動觸頭不動時,電流表中 無 電流產(chǎn)生;
(4)綜上所述,只要穿過 閉合 電路的 磁通量 發(fā)生變化,就會產(chǎn)生感應電流.
【分析】閉合電路的一部分導體切割磁感線,回路產(chǎn)生感應電流;穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,回路中產(chǎn)生感應電流,根據(jù)題意與感應電流產(chǎn)生的條件分析答題.
【解答】解:(1)閉合和斷開開關(guān)瞬間,穿過回路的磁通量變化,產(chǎn)生感應電流;
(2)若開關(guān)S一直閉合,當改變滑動變阻器的阻值時,穿過回路的磁通量變化,產(chǎn)生感應電流;
(3)當開關(guān)S一直閉合,滑動變阻器滑動觸頭不動時,磁通量不變,不產(chǎn)生感應電流;
(4)綜上所述,只要穿過閉合電路的磁通量變化,就會產(chǎn)生感應電流.
故答案為:(1)有;(2)有;(3)無;(4)閉合,磁通量.
【點評】本題考查了感應電流產(chǎn)生的條件,知道感應電流產(chǎn)生的條件,分析清楚題意即可正確解題.
35.(2020春?西寧期末)某同學用如圖所示的實驗器材探究電磁感應現(xiàn)象.他連接好電路并檢查無誤后,閉合電鍵的瞬間觀察到電流表G指針向右偏轉(zhuǎn).電鍵閉合后,他還進行了下列操作:
(1)將滑動變阻器的滑動觸頭快速向接線柱C移動,電流計指針將 右偏 (填“左偏”、“右偏”或“不偏”)
(2)將線圈A中的鐵芯快速抽出,電流計指針將 左偏 (填“左偏”、“右偏”或“不偏”)
【分析】根據(jù)題意確定指針偏轉(zhuǎn)方向與磁通量變化 間的關(guān)系,然后根據(jù)磁通量的變化情況確定指針的偏轉(zhuǎn)方向.
【解答】解:(1)在電鍵剛閉合時,回路中的電流增大,原線圈中電流產(chǎn)生的磁場增大,所以副線圈中的磁通量增大,此時電流表指針右偏;
電鍵閉合后滑動變阻器的滑動觸頭迅速向接線柱C移動時,接入電路的有效電阻減小,所以回路中的電流增大,原線圈中的電流產(chǎn)生的磁場增大,穿過副線圈的磁通量增大,所以指針偏轉(zhuǎn)的方向向右偏;
(2)保持滑動變阻器的滑動觸頭不動,迅速向上提線圈A,穿過副線圈的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可得,此時的感應電流的方向與開始時感應電流的方向相同,指針偏向左偏,
故答案為:右偏,左偏.
【點評】本題考查研究電磁感應現(xiàn)象及驗證楞次定律的實驗,對于該實驗注意兩個回路的不同.知道磁場方向或磁通量變化情況相反時,感應電流反向是判斷電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)鍵
36.(2019秋?南昌縣校級期末)在“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗中,首先按圖1接線,以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系;當閉合S時,觀察到電流表指針向右偏,不通電時電流表指針停在正中央.然后按圖2所示將電流表與副線圈B連成一個閉合回路,將原線圈A、電池、滑動變阻器和電鍵S串聯(lián)成另一個閉合電路.根據(jù)電磁感應規(guī)律,填寫實驗現(xiàn)象(向左偏轉(zhuǎn)、向右偏轉(zhuǎn)、不偏轉(zhuǎn)).
①S閉合后,將螺線管A(原線圈)插入螺線管B(副線圈)的過程中,電流表的指針 向左偏轉(zhuǎn)
②線圈A放在B中不動時,指針 不偏轉(zhuǎn)
③線圈A放在B中不動,將滑動變阻器的滑片P向左滑動時,電流表指針 向左偏轉(zhuǎn)
④線圈A放在B中不動,突然斷開S.電流表指針 向右偏轉(zhuǎn) .
【分析】①先判斷線圈A中磁場方向,然后根據(jù)楞次定律判斷線圈B中感應電流的磁場方向,最后得到線圈B中的感應電流方向;
②線圈不動,磁通量不變,無感應電流;
③滑片向左移動,電流變大,先判斷線圈A中磁場方向,然后根據(jù)楞次定律判斷線圈B中感應電流的磁場方向,最后得到線圈B中的感應電流方向;
④突然斷開S,先判斷線圈A中磁場方向,然后根據(jù)楞次定律判斷線圈B中感應電流的磁場方向,最后得到線圈B中的感應電流方向;
【解答】解:由題意可知,當閉合S時,觀察到電流表指針向右偏,則有電流從正極進入時,電流指針向右偏;電流從負極進入時,電流指針向左偏;
①線圈A中磁場方向向上,插入B線圈,故線圈B中磁通量變大,阻礙變大,故感應電流的磁場方向向下,故電流從右向左流過電流表,故電流表指針向左偏轉(zhuǎn);
②線圈不動,磁通量不變,無感應電流,故指針不動;
③線圈A中磁場方向向上,滑片向左移動,電流變大,故線圈B中磁通量變大,阻礙變大,故感應電流的磁場方向向下,故電流從右向左流過電流表,故電流表指針向左偏轉(zhuǎn);
④線圈A中磁場方向向上,突然斷開S,磁通量減小,阻礙減小,故感應電流的磁場方向向上,故電流從左向右流過電流表,故電流表指針向右偏轉(zhuǎn);
故答案為:①向左偏轉(zhuǎn);②不偏轉(zhuǎn);③向左偏轉(zhuǎn);④向右偏轉(zhuǎn).
【點評】本題關(guān)鍵是根據(jù)先安培定則判斷出A中磁場方向,然后根據(jù)楞次定律判斷線圈B中感應電流的方向.
37.(2019秋?滑縣期末)在探究磁場產(chǎn)生電流的條件,某同學做了下面實驗(如圖所示):
研究對象:線圈B和電流表構(gòu)成的閉合回路
磁場提供:通電線圈A
該同學完成該實驗后,繪制表格如下
(1)表格中,A處應為 不偏轉(zhuǎn) ,B處應為 偏轉(zhuǎn) .(填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)
(2)由上面實驗我們得出在磁場中產(chǎn)生感應電流的條件是: 穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時,電路產(chǎn)生感應電流 .
【分析】根據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件分析答題,穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,電路產(chǎn)生感應電流.
【解答】解:(1)斷開開關(guān),移動變阻器的滑片,穿過副線圈的磁通量不變,不產(chǎn)生感應電流,指針不偏轉(zhuǎn);
斷開開關(guān)的瞬間,穿過副線圈的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應電流,指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);
(2)由實驗可知,穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時,電路產(chǎn)生感應電流.
故答案為:(1)不偏轉(zhuǎn);偏轉(zhuǎn);(2)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時,電路產(chǎn)生感應電流.
【點評】本題考查了實驗現(xiàn)象分析、實驗數(shù)據(jù)處理,知道感應電流產(chǎn)生的條件、分析實驗即可正確解題.
38.(2020?上海模擬)“研究感應電流產(chǎn)生的條件”的實驗電路如圖所示.實驗表明:當穿過閉合電路的 磁通量 發(fā)生變化時,閉合電路中就會有電流產(chǎn)生.在閉合電鍵S前,滑動變阻器滑動片P應置于 a 端(選填“a”或“b”).電鍵S閉合后還有多種方法能使線圈C中產(chǎn)生感應電流,試寫出其中的兩種方法:
(1) 移動滑動變阻器滑片 ;(2) 線圈A在線圈C中拔出或插入 .
【分析】當穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時,會產(chǎn)生的感應電流.
【解答】解:當穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時,會產(chǎn)生感應電流.
閉合電鍵前,滑動變阻器阻值應最大,則滑片P應置于a端.
當移動滑動變阻器滑片,電流變化,線圈周圍的磁場發(fā)生變化,穿過C線圈的磁通量發(fā)生變化,會產(chǎn)生感應電流.
當線圈A在線圈C中拔出或插入的過程,穿過線圈C的磁通量發(fā)生變化,會產(chǎn)生感應電流.
故答案為:磁通量 a (1)移動滑動變阻器的滑片 (2)線圈A在線圈C中拔出或插入
【點評】解決本題的關(guān)鍵知道感應電流的產(chǎn)生條件,即穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化.
39.(2019春?新津縣校級月考)如圖所示器材可用來研究電磁感應現(xiàn)象及確定感應電流方向.
(1)在給出的實物圖中,用實線作為導線將實驗儀器連成實驗電路.
(2)線圈L1和L2的繞向一致,將線圈L1插入L2中,合上開關(guān).能使L2中感應電流的流向與L1中電流的流向相同的實驗操作是 BCD .
A.插入軟鐵棒 B.拔出線圈L1
C.增大接入電路中的滑動變阻器的阻值 D.斷開開關(guān).
【分析】(1)注意在該實驗中有兩個回路,一個由線圈L2和電流計串聯(lián)而成,另一個由電鍵、滑動變阻器、電壓、線圈L1串聯(lián)而成.
(2)根據(jù)楞次定律求解,若使感應電流與原電流的繞行方向相同,則線圈L2中的磁通量應該減小,據(jù)此可正確解答.
【解答】解:(1)將線圈L2和電流計串聯(lián)形成一個回路,將電鍵、滑動變阻器、電壓、線圈L1串聯(lián)而成另一個回路即可,實物圖如下所示:
(2)根據(jù)楞次定律可知,若使感應電流與原電流的繞行方向相同,則線圈L2中的磁通量應該減小,故拔出線圈L1、使變阻器阻值變大、斷開開關(guān)均可使線圈L2中的磁通量減小,故A錯誤,BCD正確.
故答案為:(1)電路圖如圖所示;(2)BCD.
【點評】知道探究電磁感應現(xiàn)象的實驗有兩套電路,這是正確連接實物電路圖的前提與關(guān)鍵.對于該實驗,要明確實驗原理及操作過程,平時要注意加強實驗練習.
40.(2019?溧水區(qū)校級學業(yè)考試)電磁灶是利用 電磁感應 原理制成的,它在灶內(nèi)通過交變電流產(chǎn)生交變磁場,使放在灶臺上的鍋體內(nèi)產(chǎn)生 渦流 而發(fā)熱.
【分析】電磁感應在生活中的應用很多,而電磁灶就是利用電磁感應原理制作而成的.
【解答】解:電磁灶是利用電磁感應原理制成的;產(chǎn)生熱量的原因是利用交變電流產(chǎn)生交變磁場,使放在灶臺上的鍋體內(nèi)產(chǎn)生的渦流而將電磁能轉(zhuǎn)化為熱量;
故答案為:電磁感應;渦流.
【點評】本題考查了電磁感應的應用,了解電磁灶的原理是解此題的關(guān)鍵.比較基本,解答不難.
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
電阻/kΩ
75
40
28
23
20
18
線圈內(nèi)磁通量增加時的情況
實驗序號
磁體磁場方向
感應電流的方向
①
一
②
③
④
線圈內(nèi)磁通量增加時的情況
實驗序號
磁體磁場方向
感應電流的方向
①
一
②
③
④
電流表的指針
斷開開關(guān),移動變阻器滑片
A
接通開關(guān),移動變阻器滑片
偏轉(zhuǎn)
接通開關(guān),變阻器滑片不移動
不偏轉(zhuǎn)
斷開開關(guān)瞬間
B
這是一份人教版 (2019)必修 第三冊1 電路中的能量轉(zhuǎn)化教案設計,共49頁。教案主要包含了電功和電功率,焦耳定律,電路中的能量轉(zhuǎn)化等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份人教版 (2019)必修 第三冊4 能源與可持續(xù)發(fā)展教學設計,共24頁。教案主要包含了能量守恒定律,能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性,能源的分類與應用,能源與社會發(fā)展等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份人教版 (2019)必修 第三冊3 電磁感應現(xiàn)象及應用教案,共35頁。教案主要包含了劃時代的發(fā)現(xiàn),感應電流的產(chǎn)生條件等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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