第一章 第1~2節(jié)

1、目標定位1.了解電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程，體會人類探索自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學精神.2.知道感應電流的產生條件.3.能夠運用感應電流的產生條件判斷感應電流能否產生.一、電磁感應的探索歷程1.電生磁：1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應.2.磁生電：(1)“磁生電”的發(fā)現(xiàn)：1831年，英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象.(2)法拉第把引起電流的原因概括為五類：變化著的電流；變化著的磁場；運動的恒定電流；運動的磁鐵；在磁場中運動的導體.3.電磁感應現(xiàn)象和感應電流：由磁生電的現(xiàn)象，叫做電磁感應現(xiàn)象.由電磁感應現(xiàn)象產生的電流，叫感應電流.【深度思考】電流的磁效應與電磁感應有什么區(qū)別？答案電

2、流的磁效應是指電流周圍產生磁場，即“電生磁”.電磁感應現(xiàn)象是利用磁場產生感應電流，即“磁生電”.“電生磁”和“磁生電”是兩種因果關系相反的現(xiàn)象，要正確區(qū)分這兩種現(xiàn)象，弄清現(xiàn)象的因果關系是關鍵.【例1】下列屬于電磁感應現(xiàn)象的是()A.通電導體周圍產生磁場B.磁場對感應電流發(fā)生作用，阻礙導體運動C.由于導體自身電流發(fā)生變化，在回路中產生感應電流D.電荷在磁場中定向移動形成電流解析根據(jù)引起電流原因的五類情況可知，導體自身電流發(fā)生變化，在回路中產生感應電流為電磁感應現(xiàn)象.故選項C正確.答案C二、深化理解磁通量及其變化1.磁通量的計算(1)B與S垂直時：BS，S為線圈的有效面積.如圖1(a)所示.(2)

3、B與S不垂直時：BSBS，S為線圈在垂直磁場方向上的投影面積.B為B在垂直于S方向上的分量.如圖1(b)、(c)所示.(3)某線圈所圍面積內有不同方向的磁場時，規(guī)定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負，求其代數(shù)和，如圖1(d)所示.圖12.磁通量是標量，但有正、負，其正、負分別表示與規(guī)定的磁感線穿入正方向相同、相反.3.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2(a)所示.(2)有效面積S不變，磁感應強度B發(fā)生變化.如圖2(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2(c)所示.圖24.用磁感線的條數(shù)表示磁通量.

4、當回路中有不同方向的磁感線穿過時，磁通量是指穿過某一面磁感線的“凈”條數(shù)，即不同方向的磁感線的條數(shù)差.【深度思考】將兩個同圓心但大小不同的線圈套在條形磁鐵上，通過哪個線圈的磁通量大？答案通過小線圈的磁通量大.若穿過某一平面的磁感線既有穿出，又有穿入，則穿過該面的合磁通量為磁感線的凈條數(shù).【例2】磁通量是研究電磁感應現(xiàn)象的重要物理量，如圖3所示，通有恒定電流的導線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉到位置2，設先后兩次通過線框的磁通量變化量分別為1和2，則()圖3A.1>2 B.12C.1<2 D.無法確定解析設閉合線框在位置1時的磁通量為1

5、，在位置2時的磁通量為2，直線電流產生的磁場在位置1處比在位置2處要強，故1>2.將閉合線框從位置1平移到位置2，磁感線是從閉合線框的同一面穿過的，所以1|21|12；將閉合線框從位置1繞cd邊翻轉到位置2，磁感線分別從閉合線框的正反兩面穿過，所以2|(2)1|12(以原來穿過的方向為正方向，則后來從另一面穿過的方向為負方向).故選項為C正確.答案C磁通量雖然是標量，但有正、負.該題中線框由位置1平移到位置2和繞cd邊翻轉到位置2時，在位置2的磁通量大小都相等，但磁感線穿入的方向相反.【例3】邊長L10 cm的正方形線框有10匝，固定在勻強磁場中，磁場方向與線框平面間的夾角30°

6、;，如圖4所示，磁感應強度隨時間的變化規(guī)律為B23t(T)，求：圖4(1)2 s末穿過線框的磁通量.(2)第3 s內穿過線框的磁通量的變化量.解析(1)2 s末穿過線框的磁感應強度B2(23×2) T8 T，由BSsin ，知2 s末穿過線框的磁通量B2Ssin 8×(0.1)2×sin 30° Wb4×102 Wb.(2)第3 s內磁感應強度的變化B3 T，所以BSsin 3×(0.1)2×sin 30° Wb1.5×102 Wb.答案(1)4×102 Wb(2)1.5×102 Wb

7、(1)求解磁通量的變化量時要取有效面積；(2)磁通量的變化與線圈的匝數(shù)無關；(3)磁感線從不同側面穿過線圈時磁通量的正、負不同.三、探究感應電流的產生條件實驗1.利用蹄形磁鐵的磁場如圖5所示，將可移動導體AB放置在磁場中，并和電流表組成閉合回路.實驗操作及現(xiàn)象如下：圖5實驗操作實驗現(xiàn)象(有無電流)導體棒靜止無導體棒平行磁感線運動無導體棒切割磁感線運動有實驗2.利用條形磁鐵的磁場如圖6所示，將螺線管與電流表組成閉合回路，把條形磁鐵插入或拔出螺線管.實驗操作及現(xiàn)象如下：圖6實驗操作實驗現(xiàn)象(有無電流)N極插入線圈有N極停在線圈中無N極從線圈中抽出有S極插入線圈有S極停在線圈中無S極從線圈中抽出有實

8、驗3.利用通電螺線管的磁場如圖7所示，線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端連到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面.實驗操作及現(xiàn)象如下：圖7實驗操作實驗現(xiàn)象(線圈B中有無電流)開關閉合瞬間有開關斷開瞬間有開關閉合時，滑動變阻器不動無開關閉合后，迅速移動滑動變阻器的滑片有歸納結論：產生感應電流的條件(1)電路閉合；(2)磁通量發(fā)生變化.如果電路不閉合，不會產生感應電流，但仍會產生感應電動勢，就像直流電路一樣，電路不閉合，沒有電流，但電源仍然存在.【深度思考】在螺線管A(如圖8甲所示)中電流隨時間變化的圖象如圖8乙所示，則tt0時刻線圈B中有感應電流嗎？圖8答案有.雖然此時穿過B的磁通量

9、為0，但磁通量在變化，感應電流的產生與無關，取決于是否發(fā)生變化.【例4】下圖中能產生感應電流的是()解析根據(jù)產生感應電流的條件：A選項中，電路沒有閉合，無感應電流；B選項中，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應電流；C選項中，穿過線圈的磁感線相互抵消，恒為零，無感應電流；D選項中，磁通量不發(fā)生變化，無感應電流.答案B(1)電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產生感應電流的兩個條件，二者缺一不可.(2)磁通量發(fā)生變化，其主要內涵體現(xiàn)在“變化”上，磁通量很大若沒有變化也不會產生感應電流，某時刻磁通量雖然是零，但是如果在變化，仍然可以產生感應電流.1.(磁通量的理解)如圖9所示，一個垂直紙面向里的勻強磁場，

10、磁感應強度B10.8 T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為2 cm.現(xiàn)于紙面內先后放上圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1 cm，10匝，B線圈半徑為0.5 cm，20匝.則：圖9(1)在磁感應強度減為B20.4 T的過程中，A線圈中的磁通量改變多少？(2)當磁場轉過30°角的過程中，B線圈中磁通量改變多少？答案(1)1.256×104 Wb(2)8.415×106 Wb解析(1)對A線圈：1AB1r，2AB2r.磁通量改變量A|2A1A|(0.80.4)×3.14×104 Wb1.256×104 Wb.(2)對B線圈：1BBr

11、2，磁場轉過30°，線圈面積在垂直磁場方向的投影為r2sin 60°，則2BBr2sin 60°，磁通量改變量B|2B1B|Br2(1sin 60°)0.8×3.14×(5×103)2×(10.866) Wb8.415×106 Wb.2.(電磁感應現(xiàn)象的產生)在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是()A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C.將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連

12、接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化答案D解析產生感應電流必須滿足的條件：電路閉合；穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.選項A、B電路閉合，但磁通量不變，不能產生感應電流，故選項A、B不能觀察到電流表的變化；選項C滿足產生感應電流的條件，也能產生感應電流，但是等我們從一個房間到另一個房間后，電流表中已沒有電流，故選項C也不能觀察到電流表的變化；選項D滿足產生感應電流的條件，能產生感應電流，可以觀察到電流表的變化，所以選D.3.(產生感應電流的判斷)如圖10所示，豎直放置的長直導線通有恒定

13、電流，有一矩形線框與導線在同一平面內，在下列情況中線框不產生感應電流的是()圖10A.導線中的電流變大B.線框向右平動C.線框向下平動D.線框以AB邊為軸轉動答案C4.(磁通量的變化)一電阻為R、面積為S的矩形導線框abcd處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線框平面成45°角(如圖11所示).當導線框以ab邊為軸順時針轉過90°的過程中，穿過導線框abcd的磁通量的變化量_.圖11答案BS(正、負均可)解析由BSsin ，45°知，初、末狀態(tài)磁通量大小都為BS，但由于初、末狀態(tài)磁感線穿過線框平面的方向相反，若選初BS，則末BS，所以末初BS，若選初BS，則

14、BS.題組一電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1.法拉第經過精心設計的一系列實驗，發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，將歷史上認為各自獨立的學科“電學”與“磁學”真正聯(lián)系起來.在下面幾個典型的實驗設計思想中，所做的推論后來被實驗否定的是()A.既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁性，靜電荷可使近旁的導體表面感應出電荷，那么靜止導線上的穩(wěn)恒電流可使在近旁靜止的線圈中感應出電流B.既然磁鐵可使近旁運動的導體中感應出電動勢，那么穩(wěn)恒電流也可使近旁運動的線圈中感應出電流C.既然運動的磁鐵可使近旁靜止的線圈中感應出電流，那么靜止的磁鐵也可使近旁運動的導體中感應出電動勢D.既然運動的磁鐵可使近旁的導體中感應出電動勢，那么運動導線上的穩(wěn)恒電流也可使

15、近旁的線圈中感應出電流答案A解析法拉第經過研究發(fā)現(xiàn)引起感應電流的原因都與變化和運動有關，B、C、D三項所敘述的情況都被實驗證實了，A項中的推論不成立.題組二磁通量及其變化的分析2.如圖1所示，虛線框內有勻強磁場，大環(huán)和小環(huán)是垂直于磁場方向放置的兩個圓環(huán)，分別用1和2表示穿過大、小兩環(huán)的磁通量，則有()圖1A.1>2 B.1<2C.12 D.無法確定答案C解析對于大環(huán)和小環(huán)來說，磁感線的凈條數(shù)沒有變化，所以選C.3.如圖2所示，一矩形線框從abcd位置移到abcd位置的過程中，關于穿過線框的磁通量情況，下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動)()圖2A.一直增加B.一直減少C.先增加后

16、減少D.先增加，再減少到零，然后再增加，然后再減少答案D解析離導線越近，磁場越強，當線框從左向右靠近導線的過程中，穿過線框的磁通量增大，當線框跨在導線上向右運動時，磁通量減小，當導線在線框正中央時，磁通量為零，從該位置向右，磁通量又增大，當線框離開導線向右運動的過程中，磁通量又減?。还蔄、B、C錯誤，D正確.4.如圖3所示，條形磁鐵放在水平地面上，兩個完全相同的線圈a和b在等高處水平放置，a線圈在N極的正上方，b線圈位于磁鐵的正中央，關于它們的磁通量a和b，下列判斷正確的是()圖3A.ab B.abC.ab D.無法判定答案A解析磁通量等于穿過線圈的磁感線的條數(shù).a線圈在N極的正上方時，有磁感

17、線穿過a線圈.b線圈位于磁鐵的正中央，左半邊線圈中磁感線斜向右上方穿過，右半邊線圈中磁感線斜向右下方穿過，方向相反，完全抵消，磁通量為零.故A正確.題組三有無感應電流的判斷5.關于電磁感應現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A.閉合線圈放在變化的磁場中，必然有感應電流產生B.閉合正方形線框在勻強磁場中垂直磁感線運動，必然產生感應電流C.穿過閉合線圈的磁通量變化時，線圈中有感應電流D.只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定有感應電流產生答案C解析產生感應電流的條件：(1)閉合電路；(2)磁通量發(fā)生變化，兩個條件缺一不可.6.(多選)下列情況中都是線框在磁場中做切割磁感線運動，其中線框中有感應電流的是(

18、)答案BC解析A中雖然導體“切割”了磁感線，但穿過閉合線框的磁通量并沒有發(fā)生變化，沒有感應電流；B中線框的一部分導體“切割”了磁感線，穿過線框的磁感線條數(shù)越來越少，線框中有感應電流；C中雖然與A近似，但由于是非勻強磁場，運動過程中，穿過線框的磁感線條數(shù)增加，線框中有感應電流；D中盡管線框是部分切割，但磁感線條數(shù)不變，無感應電流.故選B、C.7.如圖4所示，閉合圓導線圈平行磁感線放置在勻強磁場中，其中ac、bd分別是平行、垂直于磁場方向的兩直徑.試分析線圈做以下哪種運動時能產生感應電流()圖4A.使線圈在其平面內平動或轉動B.使線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動C.使線圈以ac為軸轉動D.使線圈以

19、bd為軸稍做轉動答案D解析線圈在勻強磁場中運動，磁感應強度B為定值，由B·S知，只要回路中對磁場的有效面積改變量S0，則磁通量一定會改變，回路中一定有感應電流產生.當線圈在紙面內平動或轉動時，線圈相對磁場的正對面積始終為零，因此S0，因而無感應電流產生，A錯；當線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動時，同樣S0，因而無感應電流產生，B錯；當線圈以ac為軸轉動時，線圈相對磁場的有效面積改變量S仍為零，回路中仍無感應電流，C錯；當線圈以bd為軸稍做轉動時，線圈相對磁場的正對面積發(fā)生了改變，因此在回路中產生了感應電流.故選D.8.(多選)如圖5所示，在勻強磁場中有兩條平行的金屬導軌，磁場方向與導

20、軌平面垂直.導軌上有兩條可沿導軌自由移動的金屬棒ab、cd，與導軌接觸良好.這兩條金屬棒ab、cd的運動速度分別是v1、v2，若井字形回路中有感應電流通過，則可能()圖5A.v1>v2 B.v1<v2C.v1v2 D.無法確定答案AB解析不論v1>v2還是v1<v2，只有“井”字形回路中0，回路中就產生感生電流.9.(多選)如圖6所示，開始時矩形線框與勻強磁場的方向垂直，且一半在磁場內，一半在磁場外，若要使線框中產生感應電流，下列辦法中可行的是()圖6A.將線框向左拉出磁場B.將線框豎直向上拉動C.以 ad邊為軸轉動(小于60°)D.以bc邊為軸轉動(小于60°)答案AC解析將線框向左拉出磁場的過程中，線框的bc部分做切割磁感線運動，或者說穿過線框的磁通量減小，所以線框中將產生感應電流；將線框豎直向上拉動時，線框內磁通量不變，沒有感應電流產生.當線框以ad邊為軸轉動(小于60°)時，穿過線框的