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电磁感应现象的发现

1．许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献，下列表述中正确的是(　　)
A．安培发现了电流的磁效应
B．菲涅耳发现了电磁感应现象
C．卡文迪许测出万有引力常量
D．牛顿总结了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
解析：选C.奥斯特发现了电流的磁效应，故A错．法拉第发现了电磁感应现象，故B错．万有引力常量是由卡文迪许最先测出的，故C对．真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律即库仑定律，是由物理学家库仑总结出来的．故D错．
2．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是(　　)
A．只要有磁感线穿过电路，电路中就有感应电流
B．只要闭合电路在做切割磁感线运动，电路中就有感应电流
C．只要穿过闭合电路的磁通量足够大，电路中就有感应电流
D．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流
解析：选D.产生感应电流的条件：一是电路闭合，二是穿过电路的磁通量发生变化，二者必须同时满足，A、C项错误，D项正确．闭合电路切割磁感线时，穿过其中的磁通量不一定变化，也不一定产生感应电流，B错误．
3．有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动．图1－1－10中能产生感应电流的是(　　)

图1－1－10
解析：选D.A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生．即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生．
4．如图1－1－11，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能实现的是(　　)

图1－1－11
A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转
C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转
D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
解析：选AD.先闭合S2形成闭合电路，然后将S1断开或闭合的瞬间，由于电磁感应在B中产生感应电流，而使电流计指针偏转．A、D正确．
5．在图1－1－12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？

图1－1－12
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．(2011年西安高二检测)在以下科学家中发现电磁感应现象的是(　　)
A．伽利略　　　　　　　 B．奥斯特
C．赫兹 D．法拉第
解析：选D.伽利略提出了斜面的理想实验，奥斯特发现了电流的磁效应，赫兹用实验证实了电磁波的存在，法拉第发现了电磁感应现象，故A、B、C错，D正确．
2．对电流磁效应的对称性思考或逆向思维，人们提出的问题是(　　)
A．摩擦产生热 B．电流产生磁
C．静电感应出电 D．磁体产生电流
解析：选D.电流的磁效应证实了电与磁是有联系的，既然电能产生磁，那么磁就应该能够产生电，这就是对称思维或逆向思维．
3．如图1－1－13所示，在探究电磁感应现象的实验中，下列在闭合线圈中能产生感应电流的是(　　)

图1－1－13
A．向线圈中快速插入条形磁铁
B．向线圈中匀速插入条形磁铁
C．把条形磁铁从线圈中快速拔出
D．把条形磁铁静止地放在线圈中
解析：选ABC.磁铁插入或拔出线圈时，无论动作是快速、匀速还是慢速，只要磁铁和线圈有相对运动，穿过闭合线圈的磁通量就发生了变化，线圈中就能产生感应电流．而把条形磁铁静止地放在线圈中，穿过线圈的磁通量不变，即使线圈闭合也不会在其中产生感应电流．
4．如图1－1－14所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中闭合线圈内产生感应电流的是(　　)

图1－1－14
A．导线中电流I变大
B．线框在纸面内向右平移
C．线框在纸面内向下平移
D．线框以ab边为轴转动
解析：选ABD.导线中电流变大时，其周围的磁场增强，使穿过线圈的磁通量增大．线框在纸面内向右平移，远离导线的磁场越来越弱，使穿过线圈的磁通量减少．根据通电直导线周围的磁场分布可知，沿平行于导线方向的磁场强弱相同，所以在纸面内向下平移线框时，线框所经过的区域磁场不变，穿过其中的磁通量不变，不会产生感应电流．线框以ab边为轴转动时，cd边切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生了变化(先是减弱，然后增加，这种变化交替发生)，线框中也会产生感应电流．
5．如图1－1－15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，电流磁场穿过圆面积的磁通量将(　　)

图1－1－15
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.
6．如图1－1－16所示的装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是(　　)

图1－1－16
A．开关S接通的瞬间
B．开关S接通后，电路中电流稳定时
C．开关S接通后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间
D．开关S断开的瞬间
解析：选ACD.开关S接通的瞬间，开关S接通后滑动变阻器滑片滑动的瞬间，开关S断开的瞬间，都使螺线管线圈中的电流变化而引起磁场变化，线圈A中的磁通量发生变化而产生感应电流．
7．(2011年宁夏固原高二检测)在一根水平方向的通电长直导线下方，有一个小线框abcd，跟长导线放置在同一竖直平面内，今使小线框分别做如下四种不同的运动，试判断如图1－1－17所示的线框内无感应电流产生的是(　　)

图1－1－17
A．左右平移
B．上下平移
C．在纸面前后平移
D．绕ad、bc边的中心轴转动
解析：选A.根据直导线磁场分布的特点如图，从线框内磁通量有无变化，即可确定有无感应电流．

A的运动，穿过线框的磁通量都不变，线框中没有感应电流．B、C、D三种运动，穿过线框的磁通量都会发生变化，线框中有感应电流．
8.如图1－1－18所示，若回路面积从S0＝8 m2变到St＝18 m2，磁感应强度B同时从B0＝0.1 T方向垂直纸面向里变到Bt＝0.8 T方向垂直纸面向外，则回路中的磁通量的变化量为(　　)

图1－1－18
A．7 Wb　　　　　　　 B．13.6 Wb
C．15.2 Wb D．20.6 Wb
解析：选C.因为B、S都变化．所以可用后来的磁通量减去原来的磁通量．取后来的磁通量为正．
ΔΦ＝Φt－Φ0＝BtSt－(－B0S0)＝0.8×18 Wb－(－0.1×8)Wb＝15.2 Wb，故C对．
9．(2011年延安高二检测)如图1－1－19，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ，导轨间距离为l，匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里，磁感应强度的大小为B，两根金属杆1、2摆在导轨上，与导轨垂直，它们分别以速度v1、v2做匀速直线运动，下列哪种情形回路中有电流通过(　　)

图1－1－19
A．v1＝v2 B．v1>v2
C．v1v2，两金属杆1、2间距离减小，回路面积减小，使磁通量减小，会在回路中产生感应电流；同理选项C会使回路中磁通量变大，也会产生感应电流，所以选项B、C正确．
10．如图1－1－20所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出．已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，那么下列说法中正确的是(　　)

图1－1－20
A．线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生
B．线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生
C．线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转变成电能
D．整个线框都在磁场中运动时，机械能转变成电能
解析：选AC.产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线框全部在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，故B错．而进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化，也就产生了感应电流，故A正确．在产生感应电流的过程中消耗了机械能，故C正确D错误．
二、非选择题
11．如图1－1－21所示，在边长为2l的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，有一边长为l的正方形导线框沿垂直磁场方向以速度v匀速通过磁场区域，从ab边刚进入磁场时开始计时(t＝0)：

图1－1－21
(1)试指出哪些时间段线框中有感应电流产生；
(2)画出磁通量随时间变化的图像．
解析：(1)线框进入磁场的过程，在0～时间段内有感应电流产生；线框离开磁场过程，在～时间段内有感应电流产生．
(2)如图所示，图中磁通量最大值Φm＝BS＝Bl2.

答案：见解析
12．如图1－1－22所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O处，A线圈的半径为1 cm,10 匝；B线圈的半径为2 cm,1 匝；C线圈的半径为0.5 cm,1 匝．问：

图1－1－22
(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量改变多少？
(2)在磁场转过30°角的过程中，C中磁通量改变多少？
解析：(1)因为磁感线穿过A、B线圈的有效面积相同，所以B与A线圈磁通量始终一样，故它们的改变量也一样．
ΔΦ＝(B2－B1)πr2＝－1.256×10－4 Wb，
所以A和B中磁通量都减少1.256×10－4 Wb.
(2)对C线圈，Φ1＝Bπr′2；当磁场转过30°时，Φ2＝Bπr′2cos 30°.故Φ2－Φ1＝Bπr′2(cos 30°－1)≈－8.4×10－6Wb.
所以C中磁通量减少8.4×10－6 Wb.
答案：(1)均减少1.256×10－4 Wb
(2)减少8.4×10－6 Wb