第3节 电磁感应现象及应用
感应电流发现与产生
1.(2022春·陕西西安·高二阶段练习)发现电磁感应现象的科学家是( )
A.奥斯特 B.法拉第
C.科拉顿 D.安培
2.下列现象中,属于电磁感应现象的是( )
A.通电线圈在磁场中转动 B.闭合线圈在磁场中运动而产生电流
C.磁铁吸引小磁针 D.小磁针在通电导线附近发生偏转
3.如图所示,一根条形磁铁穿过一个弹簧线圈,先将线圈拉开,在放手后则穿过线圈的磁通量如何变化( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
4.下列情况能产生感应电流的是( )
A.如图(a)所示,导体AB顺着磁感线运动
B.如图(b)所示,条形磁铁插入线圈中不动时
C.如图(c)所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时
D.如图(c)所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通,当改变滑动变阻器阻值时
5.如图所示,一个闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点,将圆环拉离平衡位置并由静止释放,圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域,A、B为该磁场的竖直边界,磁场方向垂直于圆环所在平面向里,若不计空气阻力,则( )
A.圆环向右穿过磁场后,还能摆到释放位置
B.圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大,感应电流也越大
C.在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流
D.圆环最终将静止在平衡位置
6.(2022春·河南洛阳·高二宜阳县第一高级中学校考期中)(多选)如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为。在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )
A.ab向右运动,同时使减小
B.使磁感应强度B减小,角同时也减小
C.ab向左运动,同时减小磁感应强度B
D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和角()
7.(2022春·湖北孝感·高二应城市第一高级中学校考阶段练习)(多选)如图所示,线圈abcd水平向右穿过匀强磁场区域B时,下列说法正确的是( )
A.进入匀强磁场区域过程中,线圈abcd有感应电流产生
B.在匀强磁场中匀速运动时,线圈abcd没有感应电流产生
C.在匀强磁场中加速运动时,线圈abcd有感应电流产生
D.离开匀强磁场区域的过程中,线圈abcd没有感应电流产生
8.(2022春·山东青岛·高二山东省莱西市第一中学校考学业考试)如图所示是探究影响感应电流方向的因素时所用的实验器材。
(1)实验准备过程中,除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清___________中导线的绕制方向。(选填“A”“B”或“A和B”)
(2)为使实验现象明显,完成实验的目的。请选择最佳方案在图中完成实物连线___________。
(3)连好电路后,将A线圈插入B线圈时,发现灵敏电流计的指针向左偏转,若让指针向右偏转,可采取的操作有哪些?___________
A.拔出铁芯 B.减小滑动变阻器连入电路的阻值
C.闭合电键S瞬间 D.断开电键S瞬间
(4)某同学在完成实验后未断开开关,也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下,要避免电击发生,在拆除电路前应___________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。
感应电流的产生条件及应用
9.(2022春·广东广州·高二期末)(多选)如图是话筒的原理图,在弹性膜片后面粘接金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,声波使膜片振动,将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是( )
A.话筒是利用电流的热效应工作的
B.话筒是利用电磁感应原理工作的
C.膜片振动时,金属线圈中会产生感应电流
D.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
10.如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境。当探测线圈靠近金属物体时,在金属物体中就会产生电流,如果能检测出这种变化,就可以判定探测线圈附近有金属物体了。下列四个图中能反映出金属探测器工作原理的是 ( )
A.①②两个图 B.②③两个图
C.③④两个图 D.①④两个图
11.(2022秋·山东济宁·高二曲阜一中期中)动圈式扬声器结构如图所示,圆筒线圈安放在永磁体磁极间的空隙中,能够在空隙中左右运动。音频电流通入线圈中,线圈会左右移动,与线圈连接的纸盆也随着线圈振动而发声。这样的扬声器也可以当话筒使用。关于其两种应用,下列说法正确的是( )
A.作为扬声器使用,其工作原理是电磁感应现象
B.作为扬声器使用,通入线圈的音频电流是变化的
C.作为话筒使用,人对纸盆讲话时线圈中会产生恒定电流
D.作为话筒使用,人对纸盆讲话时线圈受安培力带动纸盆运动
12.(2022春·江苏扬州·高二扬州中学期中)如图甲所示,有一节能电梯中加装了“钥匙扣”接触区装置,人进入电梯以后必须要用图乙所示的带绝缘外壳“钥匙扣”接触“钥匙扣”接触区,就会听到“嘟”的一声解锁成功,然后再按楼层的数字键才会响应。图丙是“钥匙扣”接触区装置拆开后露出的一个由漆包线绕成的一个多匝矩形线圈,根据以上情景,你认为利用“钥匙扣”接触区装置解锁主要应用了什么物理原理( )
A.电流的磁效应 B.通电导线在磁场中受到安培力作用
C.电磁感应 D.电流的热效应
13.(2022春·黑龙江绥化·高二期中)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图甲把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用长直导线连通,长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针;如图乙两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流计。实验中可能观察到的现象是( )
A.图甲中,只要A线圈中电流足够强,小磁针就会发生偏转
B.图甲中,线圈A和电池断开瞬间,小磁针不会偏转
C.图乙中,开关S接通一段时间之后,不可能使线圈B中产生感应电流
D.图乙中,开关S接通后,改变滑动变阻器滑片的位置时,不可能使线圈B中产生感应电流
14.如图所示,在垂直于纸面向里的匀强磁场中(范围足够大),有一个矩形线圈abcd,线圈平面与磁场垂直,O1O2和O3O4都是线圈的对称轴,应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流( )
A.向左平动 B.向右平动
C.绕O1O2转动 D.向上或向下平动
15.(2022春·山西晋城·高二晋城市第一中学校期中)(多选)在我国南海上有一浮桶式灯塔,其结构如图所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),其内部为产生磁场的磁体,磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动,线圈与塔灯相连,下列说法正确的是( )
A.该装置的工作原理是电磁感应现象 B.当海面无波浪时,该灯塔能够发光
C.当海面有波浪时,该灯塔无法发光 D.圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等
16.(多选)实验装置如图所示,在铁芯F上绕着两个线圈A、B。如果线圈A中的电流i和时间t的关系如下图所示,在这段时间内,A、B、C、D四种情况中,在线圈B中观察到感应电流的是( )
A. B.
C. D.
17.(多选)如图所示,环形金属软弹簧所处平面与某一匀强磁场垂直,将弹簧沿半径方向向外拉成圆形,则以下措施不能使该金属弹簧中产生电磁感应现象的是( )
A.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成方形
B.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成三角形
C.保持该圆的面积不变,将弹簧由圆形拉成方形
D.保持该圆的面积不变,将弹簧由圆形拉成三角形
18.(2022春·河南鹤壁·高二鹤壁高中阶段练习)(多选)某学校操场上有如图所示的运动器械,两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上。静止时ab水平且沿东西方向。已知当地的地磁场方向自南向北斜向下与竖直方向成45°。现让ab随链条荡起来,与竖直方向最大偏角为45°,则下列说法正确的是 ( )
A.当ab棒自南向北经过最低点时,回路中无感应电流
B.当链条与竖直方向成45°时,回路中感应电流为零
C.当ab棒自南向北经过最低点时,回路中有感应电流
D.在ab棒运动过程中,不断有磁场能转化为机械能
19.(2022春·广东佛山·高二学业考试)(多选)某同学为商店设计了一个感应门铃,强磁条固定在门框上,线圈和语音系统固定在平开门(前后开)上,当线圈中感应出一定强度的电流信号时,自动触发语音系统发出语音,下列说法中正确的是( )
A.开门时发出语音 B.关门时不发出语音
C.开门时线圈的磁通量增大 D.关门时线圈的磁通量增大
20.(2022春·云南·高二校联考阶段练习)小明同学做“探究电磁感应产生条件”实验的装置如图甲所示。
(1)闭合开关的瞬间,他观察到电流表G指针向右偏转。电路稳定后,他将线圈A中的铁芯快速抽出,电流表指针将向___________(填“左”或“右”)偏转。
(2)他还发现同样是将滑动变阻器的滑片从a端移到b端,滑动变阻器的滑片移动的快慢不同,则电流计指针摆动的幅度也不同,这是因为电流计指针摆动的幅度与穿过线圈B中的磁通量___________(填“变化量”或“变化率”)成正比。
(3)物理课上,老师做了一个有趣的“跳环实验”。实验装置如图乙所示,老师将一个带铁芯的线圈L开关S和电源用导线连接起来后,把一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环,闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。小明同学回家后找来器材再做此实验,他连接好电路后,重复实验,线圈上的套环未动,导致套环未动的原因可能是___________。
A.电源的电压过低 B电源的正负极接反
C.所用线圈的匝数太多 D.所用铁芯实为橡胶制品
21.(2014·全国·高考真题)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路,然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化
22.(2021·天津·高考真题)科学研究方法对物理学的发展意义深远,实验法、归纳法、演绎法、类比法、理想实验法等对揭示物理现象的本质十分重要。下列哪个成果是运用理想实验法得到的( )
A.牛顿发现“万有引力定律” B.库仑发现“库仑定律”
C.法拉第发现“电磁感应现象” D.伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”
23.(2020·全国·高考真题)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为( )
A.库仑 B.霍尔 C.洛伦兹 D.法拉第
24.(2012·江苏·高考真题)(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有
A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零
B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量不变
C.家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起
D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起
25.(2018·全国·高考真题)(多选)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
26.(2019·浙江·高考真题)在“探究电磁感应的产生条件”实验中,实验连线后如图1所示,感应线圈组的内外线圈的绕线方向如图2粗线所示.
(1)接通电源,闭合开关,G表指针会有大的偏转,几秒后G表指针停在中间不动.将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时,G表指针____(“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动”);迅速抽出铁芯时,G表指针____(“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动”).
(2)断开开关和电源,将铁芯重新插入内线圈中,把直流输出改为交流输出,其他均不变.接通电源,闭合开关,G表指针____(“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动”).
(3)仅用一根导线,如何判断G表内部线圈是否断了?
________
第3节 电磁感应现象及应用
感应电流发现与产生
1.(2022春·陕西西安·高二阶段练习)发现电磁感应现象的科学家是( )
A.奥斯特 B.法拉第
C.科拉顿 D.安培
【答案】B
【详解】1931年英国科学家法拉第发现了电磁感应现象。
故选B。
2.下列现象中,属于电磁感应现象的是( )
A.通电线圈在磁场中转动 B.闭合线圈在磁场中运动而产生电流
C.磁铁吸引小磁针 D.小磁针在通电导线附近发生偏转
【答案】B
【详解】A.通电线圈在磁场中发生转动属于电流受到安培力的作用产生的,不是电磁感应现象,故A错误;
B.闭合线圈靠近磁铁时,闭合回路磁通量发生变化,产生感应电流,是电磁感应现象,故B正确;
C.磁铁吸引小磁针属于磁现象,不是电磁感应现象,故C错误;
D.小磁针在通电导线附近发生偏转是由于电流产生磁场引起的,不是电磁感应现象,故D错误。
故选B。
3.如图所示,一根条形磁铁穿过一个弹簧线圈,先将线圈拉开,在放手后则穿过线圈的磁通量如何变化( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
【答案】A
【详解】磁感线在条形磁铁的内外形成闭合曲线,磁铁外部的磁感线总数等于内部磁感线的总数,而且磁铁内外磁感线方向相反。而磁铁外部的磁感线分布在无穷大空间,所以图中线圈中磁铁内部的磁感线多于外部的磁感线,由于方向相反,外部的磁感线要将内部的磁感线抵消一些,先将线圈面积拉大,在放手后,内部磁感线总数不变,而抵消减小,剩余增大,则磁通量将增大。磁通量的方向与磁铁内部的磁场方向相同即向右。
故选A。
4.下列情况能产生感应电流的是( )
A.如图(a)所示,导体AB顺着磁感线运动
B.如图(b)所示,条形磁铁插入线圈中不动时
C.如图(c)所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时
D.如图(c)所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通,当改变滑动变阻器阻值时
【答案】D
【详解】A.导体顺着磁感线运动,通过闭合电路的磁通量不变,不会产生感应电流,故A错误。
B.条形磁铁插入线圈中不动时,线圈中没有磁通量的变化,从而不会产生感应电流,故B错误。
C.小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时,通过闭合回路的磁通量不变,不会产生感应电流,故C错误。
D.小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通,当改变滑动变阻器的阻值时,电路中电流发生改变,A产生的磁场发生变化,B中的磁通量发生变化,产生感应电流,故D正确。
故选D。
5.如图所示,一个闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点,将圆环拉离平衡位置并由静止释放,圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域,A、B为该磁场的竖直边界,磁场方向垂直于圆环所在平面向里,若不计空气阻力,则( )
A.圆环向右穿过磁场后,还能摆到释放位置
B.圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大,感应电流也越大
C.在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流
D.圆环最终将静止在平衡位置
【答案】C
【详解】AC.当圆环进、出磁场时,由于圆环内的磁通量发生变化,所以有感应电流产生,同时金属圆环本身有电阻,部分机械能会转化成热量而损失,因此圆环不会摆到释放位置,A错误,C正确;
BD.随着圆环进、出磁场,其机械能逐渐减少,圆环摆动的幅度越来越小,当圆环只在匀强磁场中摆动时,圆环内无磁通量的变化,无感应电流产生,圆环将在A、B间来回摆动,BD错误。
故选C。
6.(2022春·河南洛阳·高二宜阳县第一高级中学校考期中)(多选)如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为。在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )
A.ab向右运动,同时使减小
B.使磁感应强度B减小,角同时也减小
C.ab向左运动,同时减小磁感应强度B
D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和角()
【答案】AC
【详解】A.根据磁通量公式
ab向右运动,S增大,同时使减小,磁通量增大,一定能产生感应电流,故A正确;
B.根据磁通量公式
磁感应强度B减小,同时使减小,不能确定磁通量的变化,不一定能产生感应电流,故B错误;
C.根据磁通量公式
ab向左运动,S减小,同时减小磁感应强度B,磁通量减小,一定能产生感应电流,故C正确;
D.根据磁通量公式
ab向右运动,S增大,同时增大磁感应强度B和角(),不能确定磁通量的变化,不一定能产生感应电流,故D正确;
故选AC。
【点睛】当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流。
7.(2022春·湖北孝感·高二应城市第一高级中学校考阶段练习)(多选)如图所示,线圈abcd水平向右穿过匀强磁场区域B时,下列说法正确的是( )
A.进入匀强磁场区域过程中,线圈abcd有感应电流产生
B.在匀强磁场中匀速运动时,线圈abcd没有感应电流产生
C.在匀强磁场中加速运动时,线圈abcd有感应电流产生
D.离开匀强磁场区域的过程中,线圈abcd没有感应电流产生
【答案】AB
【详解】A.进入匀强磁场过程中,穿过线圈abcd的磁通量增加,所以线圈abcd有感应电流产生,故A正确;
BC.在匀强磁场中运动时,穿过线圈abcd的磁通量不变,所以线圈abcd没有感应电流产生,则线圈abcd不受安培力,做匀速运动,故B正确,C错误;
D.离开匀强磁场区域的过程中,穿过线圈abcd的磁通量减少,线圈abcd有感应电流产生,故D错误。
故选AB。
8.(2022春·山东青岛·高二山东省莱西市第一中学校考学业考试)如图所示是探究影响感应电流方向的因素时所用的实验器材。
(1)实验准备过程中,除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清___________中导线的绕制方向。(选填“A”“B”或“A和B”)
(2)为使实验现象明显,完成实验的目的。请选择最佳方案在图中完成实物连线___________。
(3)连好电路后,将A线圈插入B线圈时,发现灵敏电流计的指针向左偏转,若让指针向右偏转,可采取的操作有哪些?___________
A.拔出铁芯 B.减小滑动变阻器连入电路的阻值
C.闭合电键S瞬间 D.断开电键S瞬间
(4)某同学在完成实验后未断开开关,也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下,要避免电击发生,在拆除电路前应___________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。
【答案】 A和B AD##DA 断开开关
【详解】(1)[1]在研究电磁感应现象及判定感应电流的方向,除了查清流入电流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还要搞清穿过副线圈的磁场方向,及副线圈产生感应电流方向,依据安培定则,及楞次定律,必须查清线圈A和B绕制方向;
(2)[2]本实验中线圈A、滑动变阻器,开关与电源相连,通过调节滑动变阻器使线圈A中的磁通量发生变化,从而使线圈B产生电磁感应线象,故线圈B应与电流计相连,则实物连线如图所示
(3)[3]连好电路后,将A线圈插入B线圈时B线圈中的磁通量增大,则发现灵敏电流计的指针向左偏转,故B线圈中的磁通量减小时,指针向右偏转。
A.拔出铁芯,B线圈中的磁通量减小时,指针向右偏转,故A正确;
B.减小滑动变阻器连入电路的阻值,A线圈中的电流增大,则A线圈中的磁场增强,故通过B线圈中的磁通量增大,则指针向左偏转,故B错误;
C.闭合电键S瞬间,A线圈中的电流突然增大,则A线圈中的磁场增强,故通过B线圈中的磁通量增大,则指针向左偏转,故C错误;
D.断开电键S瞬间, A线圈中的电流突然减小,则A线圈中的磁场变弱,故通过B线圈中的磁通量减小,则指针向右偏转,故D正确。
故选AD。
(4)[4] 在完成实验后未断开开关,也未把A、B两线圈和铁芯分开放置,在拆除电路时,线圈A中的电流突然减少,从而线圈中会产生感应电动势,进而突然会被电击了一下,为了避免此现象,则在拆除电路前应断开开关。
感应电流的产生条件及应用
9.(2022春·广东广州·高二期末)(多选)如图是话筒的原理图,在弹性膜片后面粘接金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,声波使膜片振动,将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是( )
A.话筒是利用电流的热效应工作的
B.话筒是利用电磁感应原理工作的
C.膜片振动时,金属线圈中会产生感应电流
D.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
【答案】BC
【详解】AB.当声波使膜片前后振动时,线圈切割磁感线产生感应电流,将声音信号变化电信号,是根据电磁感应原理工作的,故A错误,B正确;
C.膜片振动时,金属线圈切割磁感线,会产生感应感应电流,故C正确;
D.膜片随着声波而周期性振动,穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的,故D错误;
故选BC。
10.如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境。当探测线圈靠近金属物体时,在金属物体中就会产生电流,如果能检测出这种变化,就可以判定探测线圈附近有金属物体了。下列四个图中能反映出金属探测器工作原理的是 ( )
A.①②两个图 B.②③两个图
C.③④两个图 D.①④两个图
【答案】B
【详解】探测器靠近金属物体时,相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线,从而产生了电流;②图是导体棒切割磁感线,③图是闭合回路磁通量发生变化产生感应电流,①和④图是电流的磁效应。综上所述,选项B正确。
故选B。
11.(2022秋·山东济宁·高二曲阜一中期中)动圈式扬声器结构如图所示,圆筒线圈安放在永磁体磁极间的空隙中,能够在空隙中左右运动。音频电流通入线圈中,线圈会左右移动,与线圈连接的纸盆也随着线圈振动而发声。这样的扬声器也可以当话筒使用。关于其两种应用,下列说法正确的是( )
A.作为扬声器使用,其工作原理是电磁感应现象
B.作为扬声器使用,通入线圈的音频电流是变化的
C.作为话筒使用,人对纸盆讲话时线圈中会产生恒定电流
D.作为话筒使用,人对纸盆讲话时线圈受安培力带动纸盆运动
【答案】B
【详解】A.作为扬声器使用,是线圈中变化的电流在磁场作用下,带动纸盆随着线圈振动而发声,A错误;
B.作为扬声器使用,纸盆随着线圈振动而发声,说明安培力是变化的,即电流是变化的,B正确;
C.作为话筒使用,人对纸盆讲话时,纸盆带动线圈切割磁感线,产生变化的电流,C错误;
D.作为话筒使用,人对纸盆讲话时,纸盆带动线圈切割磁感线,D错误.
故选B。
12.(2022春·江苏扬州·高二扬州中学期中)如图甲所示,有一节能电梯中加装了“钥匙扣”接触区装置,人进入电梯以后必须要用图乙所示的带绝缘外壳“钥匙扣”接触“钥匙扣”接触区,就会听到“嘟”的一声解锁成功,然后再按楼层的数字键才会响应。图丙是“钥匙扣”接触区装置拆开后露出的一个由漆包线绕成的一个多匝矩形线圈,根据以上情景,你认为利用“钥匙扣”接触区装置解锁主要应用了什么物理原理( )
A.电流的磁效应 B.通电导线在磁场中受到安培力作用
C.电磁感应 D.电流的热效应
【答案】C
【详解】“钥匙扣”接触区装置拆开后是一个多匝矩形线圈, “钥匙扣”靠近后产生感应电流,从而控制开关,是利用了电磁感应现象。
故选C。
13.(2022春·黑龙江绥化·高二期中)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图甲把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用长直导线连通,长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针;如图乙两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流计。实验中可能观察到的现象是( )
A.图甲中,只要A线圈中电流足够强,小磁针就会发生偏转
B.图甲中,线圈A和电池断开瞬间,小磁针不会偏转
C.图乙中,开关S接通一段时间之后,不可能使线圈B中产生感应电流
D.图乙中,开关S接通后,改变滑动变阻器滑片的位置时,不可能使线圈B中产生感应电流
【答案】C
【详解】根据电磁感应现象可知,线圈B中若要产生感应电流,需要穿过线圈的磁通量产生变化,则需要线圈A中电流发生变化,调节滑动变阻器阻值、开关闭合或者断开瞬间,都会使线圈B中产生感应电流,从而使小磁针发生偏转。
故选C。
14.如图所示,在垂直于纸面向里的匀强磁场中(范围足够大),有一个矩形线圈abcd,线圈平面与磁场垂直,O1O2和O3O4都是线圈的对称轴,应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流( )
A.向左平动 B.向右平动
C.绕O1O2转动 D.向上或向下平动
【答案】C
【详解】ABD.产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量发生变化,当线圈向左、向右、向上、向下等方向平动时穿过线圈的磁通量均不变,不会产生感应电流,ABD错误;
C.当线圈绕O1O2转动时穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,C正确。
故选C。
15.(2022春·山西晋城·高二晋城市第一中学校期中)(多选)在我国南海上有一浮桶式灯塔,其结构如图所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),其内部为产生磁场的磁体,磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动,线圈与塔灯相连,下列说法正确的是( )
A.该装置的工作原理是电磁感应现象 B.当海面无波浪时,该灯塔能够发光
C.当海面有波浪时,该灯塔无法发光 D.圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等
【答案】AD
【详解】A.圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动,回路产生感应电流,该装置的工作原理是电磁感应现象,A正确;
B.当海面无波浪时,线圈没有相对磁体上下运动,则线圈没有切割磁感线,所以该灯塔无法发光,B错误;
C.当线圈上下运动时,线圈切割磁感线,所以回路中有感应电流,可以发光,C错误;
D.根据对称性可知,圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等,D正确。
故选AD。
16.(多选)实验装置如图所示,在铁芯F上绕着两个线圈A、B。如果线圈A中的电流i和时间t的关系如下图所示,在这段时间内,A、B、C、D四种情况中,在线圈B中观察到感应电流的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【详解】A.线圈A中通有如A选项图示的电流,产生恒定的磁场,穿过线圈B的磁通量不发生变化,线圈B中无感应电流,故A错误;
B.线圈A中通有如B选项图示的电流,产生变化的磁场,穿过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中有感应电流,故B正确;
C.线圈A中通有如C选项图示的电流,产生变化的磁场,穿过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中有感应电流,故C正确;
D.线圈A中通有如D选项图示的电流,产生变化的磁场,穿过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中有感应电流,故D正确。
故选BCD。
17.(多选)如图所示,环形金属软弹簧所处平面与某一匀强磁场垂直,将弹簧沿半径方向向外拉成圆形,则以下措施不能使该金属弹簧中产生电磁感应现象的是( )
A.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成方形
B.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成三角形
C.保持该圆的面积不变,将弹簧由圆形拉成方形
D.保持该圆的面积不变,将弹簧由圆形拉成三角形
【答案】CD
【详解】AB.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成方形或将弹簧由圆形拉成三角形,环形金属软弹簧围成的面积改变,穿过金属软弹簧的磁通量发生变化会产生感应电流,故AB错误;
CD.环形金属软弹簧围成的面积不变,穿过金属软弹簧的磁通量就不会变化,就不会产生感应电流,故CD正确。
故选CD。
18.(2022春·河南鹤壁·高二鹤壁高中阶段练习)(多选)某学校操场上有如图所示的运动器械,两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上。静止时ab水平且沿东西方向。已知当地的地磁场方向自南向北斜向下与竖直方向成45°。现让ab随链条荡起来,与竖直方向最大偏角为45°,则下列说法正确的是 ( )
A.当ab棒自南向北经过最低点时,回路中无感应电流
B.当链条与竖直方向成45°时,回路中感应电流为零
C.当ab棒自南向北经过最低点时,回路中有感应电流
D.在ab棒运动过程中,不断有磁场能转化为机械能
【答案】BC
【详解】AC.由于磁场斜向下与竖直方向成45°角,在最低点时ab棒的速度水平向北,ab棒切割磁感线,穿过回路的磁通量发生变化,所以回路中有感应电流,故A错误、C正确;
B.链条跟竖直方向夹角为45°角时,链条的运动速度为0,不切割磁感线,感应电流为0,故B正确;
D.在ab棒运动的过程中,不断有机械能转化为电能,故D错误。
故选BC。
19.(2022春·广东佛山·高二学业考试)(多选)某同学为商店设计了一个感应门铃,强磁条固定在门框上,线圈和语音系统固定在平开门(前后开)上,当线圈中感应出一定强度的电流信号时,自动触发语音系统发出语音,下列说法中正确的是( )
A.开门时发出语音 B.关门时不发出语音
C.开门时线圈的磁通量增大 D.关门时线圈的磁通量增大
【答案】AD
【详解】AB.开门、关门时,线圈磁通量都发生了改变,都会出现感应电流,语音系统都会发出语音。故A正确,B错误;
CD.由图可知,开门时线圈的磁通量减小,关门时线圈的磁通量增大。故C错误,D正确。
故选AD。
20.(2022春·云南·高二校联考阶段练习)小明同学做“探究电磁感应产生条件”实验的装置如图甲所示。
(1)闭合开关的瞬间,他观察到电流表G指针向右偏转。电路稳定后,他将线圈A中的铁芯快速抽出,电流表指针将向___________(填“左”或“右”)偏转。
(2)他还发现同样是将滑动变阻器的滑片从a端移到b端,滑动变阻器的滑片移动的快慢不同,则电流计指针摆动的幅度也不同,这是因为电流计指针摆动的幅度与穿过线圈B中的磁通量___________(填“变化量”或“变化率”)成正比。
(3)物理课上,老师做了一个有趣的“跳环实验”。实验装置如图乙所示,老师将一个带铁芯的线圈L开关S和电源用导线连接起来后,把一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环,闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。小明同学回家后找来器材再做此实验,他连接好电路后,重复实验,线圈上的套环未动,导致套环未动的原因可能是___________。
A.电源的电压过低 B电源的正负极接反
C.所用线圈的匝数太多 D.所用铁芯实为橡胶制品
【答案】 左 变化率 AD##DA
【详解】(1)[1]闭合开关的瞬间,磁通量增加,他观察到电流表G指针向右偏转;路稳定后,他将线圈A中的铁芯快速抽出,电路中磁通量减小,所以电流表指针将向左偏转;
(2)[2]他还发现同样是将滑动变阻器的滑片从a端移到b端,滑动变阻器的滑片移动的快慢不同,则电流计指针摆动的幅度也不同,可知感应电流与磁通量变化的快慢有关,这是因为电流计指针摆动的幅度与穿过线圈B中的磁通量变化率成正比;
(3)[3]A.电源的电压过低,产生的感应电流较小,所以可能导致线圈上的套环未动,故A正确;
B.电源的正负极接反,不影响效果,所以B错误;
C.所用线圈的匝数太多,产生的感应电流较大,受到的力就较大,所以不是套环未动的原因,故C错误;
D.所用铁芯实为橡胶制品,不能产生感应电流,所以导致套环未动,故D正确。
故选AD。
21.(2014·全国·高考真题)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路,然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化
【答案】D
【详解】法拉第发现的电磁感应定律并总结出五种情况下会产生感应电流,其核心就是通过闭合线圈的磁通量发生变化,选项AB中,绕在磁铁上面的线圈和通电线圈,线圈面积都没有发生变化,前者磁场强弱没有变化,后者通电线圈中若为恒定电流则产生恒定的磁场,也是磁场强弱不变,都会导致磁通量不变化,不会产生感应电流,选项A、B错.选项C中往线圈中插入条行磁铁导致磁通量发生变化,在这一瞬间会产生感应电流,但是过程短暂,等到插入后再到相邻房间去,过程已经结束,观察不到电流表的变化.选项C错.选项D中,线圈通电或断电瞬间,导致线圈产生的磁场变化,从而引起另一个线圈的磁通量变化产生感应电流,可以观察到电流表指针偏转,选项D对.
22.(2021·天津·高考真题)科学研究方法对物理学的发展意义深远,实验法、归纳法、演绎法、类比法、理想实验法等对揭示物理现象的本质十分重要。下列哪个成果是运用理想实验法得到的( )
A.牛顿发现“万有引力定律” B.库仑发现“库仑定律”
C.法拉第发现“电磁感应现象” D.伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”
【答案】D
【详解】牛顿发现“万有引力定律”;库伦发现“库仑定律”;法拉第发现“电磁感应现象”,这些都是建立在大量的实验的基础上直接得出的结论;而伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”,是在实验的基础上经过抽象推理得出的结论,即运用了理想实验法。
故选D。
23.(2020·全国·高考真题)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为( )
A.库仑 B.霍尔 C.洛伦兹 D.法拉第
【答案】D
【详解】由题意可知,圆管为金属导体,导体内部自成闭合回路,且有电阻,当周围的线圈中产生出交变磁场时,就会在导体内部感应出涡电流,电流通过电阻要发热。该过程利用原理的是电磁感应现象,其发现者为法拉第。故选D。
24.(2012·江苏·高考真题)(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有
A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零
B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量不变
C.家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起
D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起
【答案】ABD
【详解】当家庭电路正常工作时,家庭电路正常工作时,零线和火线中的电流大小相等、方向始终相反,在L1 中产生的磁场方向始终相反,磁场相互叠加,L1 、L2 中的磁通量为零,A对,家庭电路中使用的电器增多及电路发生短路时,零线和火线中的电流变大但大小仍然相等,电流方向始终相反,L1、L2 中的磁通量仍为零,不变,B项正确,C项错,地面上的人接触火线发生触电时,零线和火线中的电流大小不相等,L1 中的磁通量不为零,发生变化,L2中的磁通量不为零发生变化,线圈L2中产生感应电流,此时开关K将被电磁铁吸起D项对.
25.(2018·全国·高考真题)(多选)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
【答案】AD
【详解】A.由电路可知,开关闭合瞬间,右侧线圈正面环绕部分的电流向下,由安培定则可知,直导线在铁芯中产生向右的磁场,由楞次定律可知,左侧线圈正面环绕部分产生向上的电流,则直导线中的电流方向由南向北,由安培定则可知,直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;
BC.开关闭合并保持一段时间后,穿过左侧线圈的磁通量不变,则左侧线圈中的感应电流为零,直导线不产生磁场,则小磁针静止不动,BC错误;
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,穿过左侧线圈向右的磁通量减少,则由楞次定律可知,左侧线圈正面环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南,直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确。
故选AD。
26.(2019·浙江·高考真题)在“探究电磁感应的产生条件”实验中,实验连线后如图1所示,感应线圈组的内外线圈的绕线方向如图2粗线所示.
(1)接通电源,闭合开关,G表指针会有大的偏转,几秒后G表指针停在中间不动.将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时,G表指针____(“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动”);迅速抽出铁芯时,G表指针____(“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动”).
(2)断开开关和电源,将铁芯重新插入内线圈中,把直流输出改为交流输出,其他均不变.接通电源,闭合开关,G表指针____(“不动”、“右偏”、“左偏”、“不停振动”).
(3)仅用一根导线,如何判断G表内部线圈是否断了?
________
【答案】 左偏 右偏 不停振动 短接G表前后各摇动G表一次,比较指针偏转,有明显变化,则线圈断了,反之则未断
【详解】(1)[1][2]将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时,电阻减小,回路电流变大,根据线圈中导线的绕向可知磁通量向下增加,根据楞次定律可知,A线圈中产生的感应电流使G表指针左偏;迅速抽出铁芯时,磁通量减小,产生的感应电流方向与上述方向相反,则G表指针右偏
(2)[3]断开开关和电源,将铁芯重新插入内线圈中,把直流输出改为交流输出,其他均不变.接通电源,闭合开关,由于穿过线圈的磁通量大小方向都不断变化,在线圈A中产生的感应电流大小方向不断变化,则G表指针不停振动
(3)[4] 仅用一根导线,将检注计G短接前后,摇动表一次,比较指针偏转,有明显变化,则线圈断了,说明虽有切割磁感应线,但没有感应电流,则没有安培阻力,指针变化明显;反之,则出现感应电流,进而有安培阻力,使其变化不明显,则线圈未断