2018-2019版物理新导学笔记选修3-2人教通用版讲义：第四章 电磁感应4.1-4.2 Word版含答案.docx

1划时代的发现2探究感应电流的产生条件学习目标1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化一、划时代的发现1丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系2英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应产生的电流叫做感应电流二、感应电流的产生条件只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流即学即用1判断下列说法的正误(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动(×)(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象()(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象(×)(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应(×)2如图1所示，条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表G的指针_(填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁A在线圈B中保持不动，电流表G的指针_(填“不偏转”或“偏转”)图1答案偏转不偏转一、磁通量及其变化导学探究如图2所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.图2(1)分别求出BS(图示位置)和BS(线框绕OO转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量(2)由图示位置绕OO转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？答案(1)BS0(2)BS减少了BS知识深化1匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时，BS.(2)B与S不垂直时，BS，B为B垂直于线圈平面的分量如图3甲所示，BS(Bsin )·S.也可以BS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，BSBScos .图32磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化如图4(a)所示(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化如图(b)所示(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化如图(c)所示图4例1如图5所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r，10匝；线圈B的半径为2r,1匝；线圈C的半径为，1匝图5(1)在B减为的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？答案(1)A、B线圈的磁通量均减少了(2)减少了Br2减少了Br2解析(1)A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样(B)·r2即A、B线圈中的磁通量都减少了(2)对线圈C，1Br2Br2当磁场转过90°时，20，故121Br2当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取1为正，则3为负，有3Br2，故231Br2.1磁通量与线圈匝数无关2磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图6所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为1和2，则()图6A1>2 B12C1<2 D无法确定答案C解析设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为1，平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为2，导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处要强，故1>2.将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以1|21|12；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以2|(2)1|12(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为C.二、感应电流产生的条件导学探究(1)如图7所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中_电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中_电流产生(填“有”或“无”)图7(2)如图8所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中_电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中_电流产生(填“有”或“无”)图8(3)如图9所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中_电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中_电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中_电流通过(填“有”或“无”)图9总结：上述三个实验中，什么情况下产生了感应电流？产生感应电流时共同特点是什么？答案(1)有无(2)有无(3)有有无实验一中：导体棒切割磁感线运动，引起回路面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，引起线圈中的磁场变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流实验三中：开关闭合、断开、滑动变阻器的滑动触头移动时，A线圈中电流变化，从而引起穿过B的磁通量变化，产生了感应电流三个实验共同特点是：产生了感应电流时闭合回路的磁通量发生了变化知识深化1感应电流产生条件的理解不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化2注意区别与：感应电流的产生与无关，只取决于的变化，即与有关与的大小没有必然的联系例3下图中能产生感应电流的是()答案B解析A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流1电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可2磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大，若没有变化也不会产生感应电流，磁通量虽然是零，但是如果在变化仍然可以产生感应电流针对训练(多选)如图10所示装置，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10A开关S闭合的瞬间B开关S闭合后，电路中电流稳定时C开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D开关S断开的瞬间答案ACD1(电磁感应现象的发现与认识)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，一段时间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解析同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，C项错误在给线圈通电、断电瞬间，会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确2(对磁通量的理解)如图11所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成角，已知sin ，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为()图11ABS B.BS C.BS D.BS答案B解析根据磁通量的定义可得通过线框的磁通量BSsin ，代入解得BS，所以B选项正确3(对磁通量的理解)如图12所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量a、b的大小关系为()图12Aa>bBa<bCabD不能比较答案A解析条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：磁铁内、外磁感线的条数相同；磁铁内、外磁感线的方向相反；磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在圆环内时，通过圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量进出，由于两圆环面积Sa<Sb，两圆环的进相同，而出a<出b，所以穿过两圆环的磁通量a>b，故A正确4(产生感应电流的判断)(多选)如图13所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线框产生感应电流的是()图13A导线中的电流变大B线框向右平动C线框向下平动D线框以AB边为轴转动答案ABD