人教版選修32 4.2 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 學(xué)案.doc

第四章 電磁感應(yīng)第2節(jié) 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件一、磁通量回顧1定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的_中，有一個(gè)面積為s的平面與磁場(chǎng)方向_，b和s的乘積叫做穿過這個(gè)面積的_。2公式：=_。3單位：韋伯，符號(hào)：wb，1 wb=1 tm2。4是標(biāo)量，但有正負(fù)，若取某方向穿入平面的磁通量為_，則反方向穿入該平面的磁通量為_。二、探究歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1實(shí)驗(yàn)觀察（1）導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作線圈中有無電流條形磁鐵在線圈中插入或拔出時(shí)_條形磁鐵在線圈中靜止不動(dòng)_ （2）導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作線圈中有無電流條形磁鐵在線圈中插入或拔出時(shí)_條形磁鐵在線圈中靜止不動(dòng)_（3）模擬法拉第的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作線圈中有無電流開關(guān)s接通或斷開_開關(guān)s閉合，改變滑動(dòng)變阻器阻值_開關(guān)s一直閉合，且滑動(dòng)變阻器觸頭位置不動(dòng)_2分析論證（1）實(shí)驗(yàn)（1）表明：閉合導(dǎo)體回路包圍的_時(shí)，有電流產(chǎn)生；閉合導(dǎo)體回路包圍的_時(shí)，無電流產(chǎn)生。（2）實(shí)驗(yàn)（2）表明：線圈中的_時(shí)，有感應(yīng)電流；線圈中的_時(shí)；無感應(yīng)電流。（3）實(shí)驗(yàn)（3）表明：線圈b中_，有感應(yīng)電流；線圈b中_，無感應(yīng)電流。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與磁場(chǎng)的_有關(guān)系，與閉合導(dǎo)體回路包圍的_有關(guān)系。3感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生_，閉合導(dǎo)體回路中就有_。勻強(qiáng)磁場(chǎng) 垂直 磁通量 bs 正 負(fù)無 有 有 無 有 有 無 面積變化 面積不變 面積不變 磁場(chǎng)變化 磁場(chǎng)變化 磁場(chǎng)不變 變化 面積 變化 感應(yīng)電流一、對(duì)磁通量的理解與計(jì)算1對(duì)磁通量及其公式的理解應(yīng)注意以下兩個(gè)問題：（1）某一面內(nèi)的磁感線既有穿出，又有穿進(jìn)，則穿過該面的合磁通量為凈磁感線的條數(shù)；（2）磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)。磁通量的正負(fù)不代表大小，只表示磁感線是怎樣穿過平面的?！纠}1】如圖所示，a、b是兩個(gè)同平面、同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓環(huán)且與兩圓環(huán)平面垂直，則穿過兩圓環(huán)的磁通量a、b的大小關(guān)系為aabba2b1=2c12d不能判斷7（2018遼寧省莊河市高級(jí)中高二期末）下列四幅圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形是a bc d8某同在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實(shí)驗(yàn)中，將直流電源、滑動(dòng)變阻器、線圈（有鐵芯）、線圈、靈敏電流計(jì)及開關(guān)按圖連接成電路。在實(shí)驗(yàn)中，該同發(fā)現(xiàn)形狀閉合的瞬間，靈敏電流計(jì)的指針向左偏。由此可以判斷，在保持開關(guān)閉合的狀態(tài)下a當(dāng)線圈拔出時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針向左偏b當(dāng)線圈中的鐵芯拔出時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針向右偏c當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片勻速滑動(dòng)時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)d當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向端滑動(dòng)時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針向右偏9（2018廣東省惠州市博羅縣博師高級(jí)中高二質(zhì)量檢測(cè)）在長(zhǎng)直通電導(dǎo)線附近放置一矩形線圈，開始時(shí)線圈與導(dǎo)線處在同一平面內(nèi)，線圈中的ac、bd邊與導(dǎo)線平行，如圖。當(dāng)線圈做下列運(yùn)動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是a線框向右勻速運(yùn)動(dòng)b線框垂直紙面向里運(yùn)動(dòng)c線框以ac邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)d線框平面以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)10如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣線水平吊起通電直導(dǎo)線a，導(dǎo)線與螺線管垂直。a中的“”表示導(dǎo)線中電流的方向垂直于紙面向里。電鍵s閉合前、后，絕緣線對(duì)導(dǎo)線a的作用力大小的變化情況是： a增大b減小c不變d不能確定11如圖甲所示為法拉第在研究電磁感應(yīng)時(shí)用過的線圈，其工作原理如圖乙所示，則實(shí)驗(yàn)中不會(huì)使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是a保持開關(guān)閉合b開關(guān)閉合瞬間c開關(guān)斷開瞬間d移動(dòng)變阻器滑片12（2018福建省霞浦第一中高二月考）如圖所示，導(dǎo)線框abcd在光滑且無限長(zhǎng)導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng)，abcd與導(dǎo)軌接觸良好，g1與g2是兩只靈敏電流計(jì)，則關(guān)于g1、g2指針的偏轉(zhuǎn)，說法正確的是a只有g(shù)1偏轉(zhuǎn)b只有g(shù)2偏轉(zhuǎn)cg1與g2都會(huì)偏轉(zhuǎn)dg1與g2都不會(huì)偏轉(zhuǎn)13如圖所示，在同一鐵芯上有a和c兩個(gè)線圈，其中a線圈與滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)相連，c線圈兩端與靈敏電流計(jì)相連，在以下采取的做法中，不能使靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的是a開關(guān)s閉合的瞬間b開關(guān)s閉合后，變阻器滑片p向右滑動(dòng)c開關(guān)s閉合后，變阻器滑片p保持不動(dòng)d開關(guān)s斷開的瞬間14（2018廣西賀州平桂管理區(qū)平桂高級(jí)中高二月考）關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的是a只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就一定有感應(yīng)電流b只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流c當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中一定有感應(yīng)電流d若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，閉合電路中一定沒有感應(yīng)電流15（2018云南省河口縣民中高二月考）通電直導(dǎo)線穿過閉合線圈l，如圖所示，則a當(dāng)電流i增大時(shí)，線圈l中有感應(yīng)電流b當(dāng)l左右平動(dòng)時(shí)，l中有感應(yīng)電流c當(dāng)l上下平動(dòng)時(shí)，l中有感應(yīng)電流d以上各種情況都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流16如圖所示的線框面積為s，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，b的方向與線框平面成角，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過90到如圖所示的虛線位置時(shí)，試求：（1）初、末位置穿過線框的磁通量的大小1和2；（2）磁通量的變化量。17（1）如圖所示的是“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置。將圖中所缺導(dǎo)線補(bǔ)接完整。如果在閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后線圈a迅速從線圈b中拔出時(shí)，電流計(jì)指針將_（選填“向右偏”、“向左偏”或“不偏轉(zhuǎn)”）。（2）某生選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，原線圈接在生電源上，用多用電表測(cè)量副線圈的電壓。下列操作正確的是 _ 。a原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋b原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋c原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋d原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋該生繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，在電源電壓不變的情況下，先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓_（選填“增大”、“減小”或“不變”）。18逆向思維是一種重要的思想方法，在這種思想方法的引領(lǐng)下，許多重要的 定律被發(fā)現(xiàn)?！半娚牛派姟边@種逆向互生的關(guān)系，體現(xiàn)了物理中的一種對(duì)稱美。請(qǐng)思考：（1）你還能指出物理中的其他對(duì)稱性和對(duì)稱實(shí)例嗎？（2）1831年，物理家法拉第用如圖所示的實(shí)驗(yàn)，成功發(fā)現(xiàn)了磁生電現(xiàn)象，開關(guān)始終處于閉合狀態(tài)時(shí)，a線圈中_（選填“有”或“無”）感應(yīng)電流產(chǎn)生，開關(guān)閉合或斷開瞬間，a線圈中_（選填“有”或“無”）感應(yīng)電流產(chǎn)生。（3）下圖是某興趣小組研究磁生電現(xiàn)象所需的器材。請(qǐng)你協(xié)助該小組完成如下工作，用實(shí)線將帶有鐵芯的線圈a、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)連接成原線圈回路，將小量程電流表和線圈b連接成副線圈回路，并列舉出在實(shí)驗(yàn)中改變副線圈回路磁通量，使副線圈回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方式：_；_；_。19（2017新課標(biāo)全國(guó)卷）掃描隧道顯微鏡（stm）可用來探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)stm的擾動(dòng)，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板，并施加磁場(chǎng)來快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示。無擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng)；出現(xiàn)擾動(dòng)后，對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是1d【解析】感應(yīng)電流的產(chǎn)生其條件是閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，閉合線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生可能線圈始終與磁場(chǎng)平行，故a錯(cuò)誤；感應(yīng)電流的產(chǎn)生其條件是閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，磁通量的變化可以由磁場(chǎng)引起的，也可以由線圈的面積的變化引起的，閉合線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，不能判斷出此地一定沒有磁場(chǎng)的變化或沒有面積的變化，故bc錯(cuò)誤；沒有電流只能說明穿過閉合線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，故d正確。【名師點(diǎn)睛】解答本題主要是抓住感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，而磁通量的變化可以是由磁場(chǎng)變化引起，也可以是線圈的面積變化，或位置變化引起的。3d【解析】線框平行于磁場(chǎng)感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)，穿過線框的磁通量沒有變化，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，a錯(cuò)誤；線框整體垂直于磁感線運(yùn)動(dòng)，雖然切割磁感線，但穿過的磁通量沒有變化，因此也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，b錯(cuò)誤；線框繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但穿過的磁通量為零，且始終為零，因此也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故c錯(cuò)誤；線框繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化，因此線框產(chǎn)生感應(yīng)電流，故d正確。4c【解析】線圈不動(dòng)，將磁鐵向線圈中插入，螺線管中的磁通量增大；螺線管與靈敏電流計(jì)相連，構(gòu)成閉合電路；電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。故a項(xiàng)不選。線圈不動(dòng)，將磁鐵從線圈中抽出，螺線管中的磁通量減??；螺線管與靈敏電流計(jì)相連，構(gòu)成閉合電路；電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。故b項(xiàng)不選。磁鐵放在線圈里不動(dòng)，螺線管中的磁通量不變；電路中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。故c項(xiàng)應(yīng)選擇。磁鐵不動(dòng)，將線圈上下移動(dòng)，螺線管中的磁通量不斷變化；螺線管與靈敏電流計(jì)相連，構(gòu)成閉合電路；電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。故d項(xiàng)不選?！久麕燑c(diǎn)睛】感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：閉合回路，回路中磁通量發(fā)生變化。5b【解析】當(dāng)保持ad邊與導(dǎo)線平行線圈向右移動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量發(fā)生減小，則線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流；線框以導(dǎo)線為軸加速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量不變，則不可以產(chǎn)生感應(yīng)電流；線框以ad邊為軸旋轉(zhuǎn)，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，則線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。導(dǎo)線框以ab邊為軸旋轉(zhuǎn)，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，則線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流；本題選擇不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的，故選b。6c【解析】將線框從平移到，磁感線是從線框的同一面穿過的，所以= =；將線框從繞cd邊轉(zhuǎn)到，磁感線分別是從線框的正、反兩面穿過的，所以2= =+（以原來穿過的為正，則后來從另一面穿過的為負(fù)）。故c正確。7b【解析】根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件判斷，a中，電路沒有閉合，無感應(yīng)電流；b中，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；c中，穿過線圈的磁感線相互抵消，恒為零，無感應(yīng)電流；d中，磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流。故選：b。 8b【解析】由題意可知：開關(guān)閉合的瞬間，靈敏電流計(jì)的指針向左偏，則當(dāng)磁通量增大時(shí)，則指針左偏；若磁通量減小時(shí)，則右偏；當(dāng)線圈a拔出，或線圈a中的鐵芯拔出時(shí)，均導(dǎo)致磁通量減小，因此電流計(jì)指針向右偏，故a錯(cuò)誤，b正確；滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端p勻速滑動(dòng)，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，電流計(jì)指針都要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故c錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向n端滑動(dòng)時(shí)，電阻減小，則電流增大，導(dǎo)致磁通量增大，因此靈敏電流計(jì)的指針向左偏，故d錯(cuò)誤?！久麕燑c(diǎn)睛】本題無法直接利用楞次定律進(jìn)行判斷，但是可以根據(jù)題意得出產(chǎn)生使電流表指針左偏的條件，即可不根據(jù)繞向判出各項(xiàng)中應(yīng)該出現(xiàn)的現(xiàn)象。10a【解析】通電前絕緣繩只受導(dǎo)線的重力，通電后，首先根據(jù)安培定則判斷通電螺線管在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)該是水平向右。再根據(jù)左手定則判斷可以知道a受到通電螺線管磁場(chǎng)的作用力的方向:豎直向下，此時(shí)絕緣繩受到向下的重力和安培力，故絕緣線對(duì)導(dǎo)線a的作用力變大，故a正確。11a【解析】開關(guān)閉合狀態(tài)下，線圈中電流恒定，穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流，電流表指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故a正確。當(dāng)開關(guān)接通的瞬間、開關(guān)斷開的瞬間或者移動(dòng)變阻器滑片時(shí)，線圈中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。故bcd錯(cuò)誤。12c【解析】導(dǎo)線框向右滑動(dòng)時(shí)，ad邊與導(dǎo)軌構(gòu)成的閉合回路磁通量增加，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此有電流流過兩電流表g1和g2，兩電流表都會(huì)偏轉(zhuǎn)，故c正確，a、b、d錯(cuò)誤；故選c?！军c(diǎn)睛】產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流。13c【解析】閉合開關(guān)s的瞬間，穿過線圈c的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)，故a不符合題意；開關(guān)s閉合后，變阻器滑片p向右滑動(dòng)，a線圈中電流增大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，穿過線圈c的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)，故b不符合題意；開關(guān)s閉合后，變阻器滑片p保持不動(dòng)，a線圈中電流不變，產(chǎn)生的磁場(chǎng)穩(wěn)定，穿過線圈c的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針不偏轉(zhuǎn)，故c符合題意。將開關(guān)斷開的瞬間，穿過線圈c的磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)，故d不符合題意?！久麕燑c(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵是掌握產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路的磁通量發(fā)生變化，通過分析線圈a中電流變化，分析即可。14c【解析】只要穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就一定有感應(yīng)電流，選項(xiàng)a錯(cuò)誤，c正確；只要閉合電路的部分導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，但閉合電路所處的位置，磁場(chǎng)發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故d錯(cuò)誤。【名師點(diǎn)睛】此題考查產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：“閉合電路”、“磁通量變化”或者“閉合電路”、“部分導(dǎo)體”、“切割磁感線運(yùn)動(dòng)”，這些條件缺一不可.【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵要掌握安培定則，熟練運(yùn)用來判斷直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，并根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件進(jìn)行判斷。16【答案】（1）bssin bscos （2）bs（cos +sin ）【解析】（1）法一：在初始位置，把面積向垂直于磁場(chǎng)的方向進(jìn)行投影，可得垂直于磁場(chǎng)方向的面積為s=ssin ，所以1=bssin 在末位置，把面積向垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影，可得垂直于磁場(chǎng)方向的面積為s=scos 。由于磁感線從反面穿入，則2=bscos 法二：如圖所示，把磁感應(yīng)強(qiáng)度b沿垂直于面積s和平行于面積s進(jìn)行分解得b上=bsin ，b左=bcos 故1=b上s=bssin 2=b左s=bscos （2）開始時(shí)b與線框平面成角，穿過線框的磁通量1=bssin 當(dāng)線框平面按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線框的磁通量減少，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線框的磁通量減少為零，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至90時(shí)，磁通量從另一面穿過，變?yōu)椤柏?fù)”值，2=bscos 。所以，此過程中磁通量的變化量為=21=bscos bssin =