教科版高中物理选修3-21-1+2
教科版高中物理选修3-1全册课件
第 一 节 电 荷 电 荷 守 恒 定 律
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、摩擦起电 两种电荷 摩擦 使 __________ 物体带电 的方法称 1 ．摩擦起电：通过 ______ 为摩擦起电． 正电荷 和 2．两种电荷：自然界存在两种电荷： ________ 负电荷 ．同种电荷相互 ______ 排斥 ，异种电荷相互 ________ 吸引 ．用丝绸摩擦过的玻璃棒带______ ______ 正电 ，用毛皮 负电 摩擦过的橡胶棒带______. 电荷的多少 叫做电荷量，简称为 3 ．电荷量： _____________ 电量 ．在国际单位制中，电荷量的单位是______, ______ 库仑 C 表 示 ． 常 用 的 单 位 还 有 _________ 微库(μC) 和 用 字 母 ____ 纳库(nC) ，1 μC＝10－6 C,1 nC＝10－9 C. _________
二、摩擦起电的解释
两物体互相摩擦时，一个物体的原子中有一些 外层电子 挣脱 ________ 原子核 的束缚并转移到另一个 __________ 物体上，失去电子的物体显示出带 _____ 正电 ，而得 负电 ． 到电子的物体显示出带______
三、电荷守恒定律 消灭 ，它们只能 创造 ，也不能被 ______ 电荷既不能被 ______ 从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部 另一部分． 分转移到_________ 四、静电感应与感应起电 1．当一个带电导体靠近另一不带电导体时，导体中 自由电荷 发 生 移 动 ， 导 体 靠 近 带 电 体 一 端 带 的 _________ 异种电荷，远离的一端带 _________ 同种电荷 ，这种现象叫 _________ 静电感应． 静电感应 使导体带电的方法称为_________. 感应起电 2.利用_________
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高中物理学习材料唐玲收集整理1 电磁感应现象的发现2 感应电流产生的条件(时间：60分钟)知识点一电磁感应现象1．下列现象中属于电磁感应现象的是( )．A．磁场对电流产生力的作用B．变化的磁场使闭合电路中产生电流C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D．电流周围产生磁场解析电磁感应现象指的是由磁场产生电流的现象，选项B是正确的．答案 B2．下列现象中，属于电磁感应现象的是( )．A．小磁针在通电导线附近发生偏转B．通电线圈在磁场中转动C．因闭合线圈在磁场中运动而产生电流D．磁铁吸引小磁针解析电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动及磁铁吸引小磁针，均反映了磁场力的性质．所以A、B不是电磁感应现象，C 是电磁感应现象．答案 C知识点二磁通量的理解及计算3.如图1－1、2－17所示，四面体OABC处在沿Ox方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是( )．图1－1、2－17A．穿过AOB面的磁通量为零B．穿过ABC面和BOC面的磁通量相等C．穿过AOC面的磁通量为零D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量解析此题实际就是判断磁通量的有效面积问题．匀强磁场沿Ox方向没有磁感线穿过AOB面、AOC面，所以磁通量为零，A、C正确；在穿过ABC面时，磁场方向和ABC面不垂直，考虑夹角后发现，ABC面在垂直于磁感线方向上的投影就是BOC面，所以穿过二者的磁通量相等，B正确、D错误．故正确答案为A、B、C.答案ABC4.条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心轴线穿过圆环中心，如图1－1、2－18所示，若圆环为弹性环，其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ，那么圆环内磁通量的变化情况是( )．图1－1、2－18A．磁通量增大B．磁通量减小C．磁通量不变D．条件不足，无法确定解析磁铁内部磁感线从S极到N极方向向上，磁铁外部磁感线从N极到S 极方向向下．由于圆环形状为Ⅱ时，面积大于在Ⅰ时的面积，因此为形状Ⅱ时大于为形状Ⅰ时由磁铁N极到S极向下穿过圆环的磁感线条数，而为Ⅰ、Ⅱ两种形状时，在磁铁内部由S极到N极向上穿过圆环的磁感线的条数相同，不论圆环为Ⅰ形状还是Ⅱ形状，向上穿过圆环的磁感线条数总是多于向下穿过圆环的磁感线条数．因此圆环形状由Ⅰ扩大到Ⅱ时总的磁通量减小，正确选项为B.答案 B图1－1、2－195.在磁感应强度为B＝ 0.2 T的匀强磁场中，有一面积为S＝ 30 cm2的矩形线框，线框平面与磁场方向垂直，这时穿过线框的磁通量为________Wb；若从图所示位置开始绕垂直于磁场方向的OO′轴转过60°角，这时穿过线框平面的磁通量为________Wb；从图示1－1、2－19位置开始，在转过180°角的过程中，穿过线框平面的磁通量的变化为________Wb.解析Φ1＝BS＝6×10－4 WbΦ2＝BS cos 60°＝3×10－4 WbΦ3＝－BS＝－6×10－4 Wb.ΔΦ＝|Φ3－Φ1|＝1.2×10－3 Wb.答案6×10－43×10－4 1.2×10－36.如图1－1、2－20所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场仅存在于边长为2L的正方形范围内，左右各一半面积的范围内，磁场方向相反，有一个电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd，沿垂直磁感线方向以速度v匀速通过磁场．从ab边进入磁场算起，画出穿过线框的磁通量随时间的变化图像．图1－1、2－20解析线框穿过磁场的过程可分为三个阶段，进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)，在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)，离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)．(1)线框进入磁场阶段：t为0→Lv，线框进入磁场中的面积线性增加，S＝Lvt，最后为Φ＝BS＝BL2.(2)线框在磁场中运动阶段：t为Lv→3L2v，线框磁通量逐渐减小为零．(3)线框在磁场中运动阶段：t为3L2v→2Lv，线框磁通量反向增加，最后为BL2.(4)线框穿出磁场阶段：t为2Lv→3Lv，线框磁通量减小，最后为零．Φ－t图像如图所示．答案如解析图所示．知识点三产生感应电流的条件图1－1、2－217.如图1－1、2－21所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成了一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有产生感应电流的是( )．A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使变阻器的滑片P匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P加速移动D．将开关突然断开的瞬间解析P滑动时可导致线圈所在回路中的电流发生变化，线圈中将产生变化的磁场，在A中引起感应电流；同理，开关突然断开也会引起感应电流．答案 A图1－1、2－228.均匀带负电的圆环a绕过圆心与圆环所在平面垂直的轴O旋转，如图1－1、2－22所示，一闭合小金属圆环b和圆环a在同一平面内，且与a同心，则( )．A．只要圆环a在转动，小圆环b内一定有感应电流产生B．圆环不管怎样运动，小圆环内都没有感应电流C．圆环做变速转动时，小圆环内有感应电流D．圆环做匀速转动时，小圆环内没有感应电流解析当a环做变速转动时，a环上的负电荷做变速运动，即a环形成的电流是不断变化的，a环所形成的磁场是不断变化的，即b环中的磁通量发生变化，b环中产生感应电流；而当a环匀速转动时，b环中的磁通量不发生变化，就不会产生感应电流，故C、D正确．答案CD9．某同学在实验室重做法拉第发现电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图1－1、2－23所示的实验装置．当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是( )．图1－1、2－23A．开关的位置接错B．电流表的正负极接错C．线圈B的接头3、4接反D．蓄电池的正负极接反解析当开关位置接错时，开关的闭合和断开不会使A线圈中的电流发生变化，电流恒定使其产生的磁场不变，从而不会产生感应电流．答案 A10．如图1－1、2－24所示，是用导线做成的圆形回路与一直导线构成的几种位置组合，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合电路中会有感应电流产生的是(图①②③中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，图④中直导线与圆形线圈平面垂直，并与中心轴重合)( )．图1－1、2－24A．①②B．②③C．③④D．②④解析通电直导线周围空间的磁场是非匀强磁场，磁感线是在垂直于导线的平面内以导线为中心的同心圆，离导线越远，磁感应强度越弱，所以①中磁通量、④中磁通量一直为零，无感应电流产生，②中既有向里的磁通量，也有向外的磁通量，但直导线中有电流时，总磁通量不为零，所以切断直导线中电流时，磁通量变为零，磁通量发生变化，故有感应电流产生．③中线圈有向外的磁通量，切断直导线中电流时，有感应电流产生，故B正确．答案 B11.闭合铜环与闭合金属框相接触放在匀强磁场中，如图1－1、2－25所示，当铜环向右移动时(金属框不动)，下列说法中正确的是( )．图1－1、2－25A．铜环内没有感应电流产生，因为磁通量没有发生变化B．金属框内没有感应电流产生，因为磁通量没有发生变化C．金属框ab边中有感应电流，因为回路abfgea中磁通量增加了D．铜环的半圆egf中有感应电流，因为回路egfcde中的磁通量减少了解析因为回路abfgea中磁通量增加了，故ab边中有感应电流，也可认为egf、fhe切割磁感线，充当电源，故回路abfgea、egfcde中有感应电流．答案CD12.如图1－1、2－26所示，匀强磁场区域宽度为l，使一边长为d(d>l)的矩形线框以恒定速度v向右通过磁场区域，该过程中没有感应电流的时间为多少？图1－1、2－26解析从线框的右边进入磁场的左边界到线框右边到达磁场的右边界的过程中，穿过线框的磁通量增加；从线框的右边到达磁场的右边界至线框的左边到达磁场的左边界的过程中，穿过线框的磁通量没有变化．这段时间内线框中无感应电流；从线框的左边离开磁场左边界至线框的左边到达磁场的右边界的过程中，穿过线框的磁通量减小，线框中存在感应电流．所以，整个线框在通过磁场的过程中，没有感应电流的时间为t＝d－l v.答案d－l v。
高中物理教科版选修3
半衰期、衰变常数、放射性活度等概念及其相互关系。
放射性衰变的机制
各种衰变类型的物理过程及其能量释放。
辐射剂量计算和防护措施
辐射剂量的定义和单位
吸收剂量、当量剂量、有效剂量等。
辐射剂量的计算方法
点源、面源、体源等不同情况下的剂量计算。
辐射防护措施
时间防护、距离防护、屏蔽防护等原则及其在实际应用中的体现。
感生电动势
由于磁场本身发生变化而产生的感应电动势。其大 小与磁场的磁感应强度的变化率以及导体与磁场的 相对角度有关。
自感与互感现象分析
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时，会 在该线圈中产生感应电动势，从而阻 碍电流的变化。自感系数表示线圈自 感能力的大小。
互感现象
当两个线圈相互靠近时，一个线圈中 的电流变化会在另一个线圈中产生感 应电动势。互感系数表示两个线圈之 间互感能力的大小。
将多种不同功能的传感器集成在 一起，实现一机多用，提高传感 器的综合性能和应用范围。
03
光学仪器与光学现象解释
Chapter
几何光学基础知识回顾
光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传播 ，形成影、日食、月食等现象。
光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质 时，传播方向发生改变的现象， 遵循折射定律。
。
传感器应用实例分析
温度传感器
在智能家居系统中，温度传感器 能够实时监测室内温度，并根据 设定值自动调节空调或暖气等设
备，以保持舒适的室内环境。
压力传感器
在汽车轮胎压力监测系统中，压力 传感器能够实时监测轮胎内部压力 ，当压力低于安全值时及时报警， 以确保行车安全。
位移传感器
在工业机器人中，位移传感器能够 实时监测机器人末端执行器的位置 和姿态，为机器人的精确控制和自 动化生产提供重要保障。
2024-2025学年高中物理第2章4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律教案教科版选修3-1
-组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演、实验等活动，让学生在实践中掌握相关技能。
-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。
学生活动：
-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。
-参与课堂活动：积极参与小组讨论、角色扮演、实验等活动，体验电源的电动势和内阻、闭合电路欧姆定律的应用。
1.理解电动势的定义和物理意义，培养科学思维和概念理解能力。
2.掌握电源内阻对电路的影响，提高问题解决能力。
3.运用闭合电路欧姆定律分析电路中的电流、电压和电阻关系，锻炼实验探究和问题解决能力。
4.计算并分析电源的效率，培养实验操作和数据分析能力。
学习者分析
1.学生已经掌握了哪些相关知识：在学习本节课之前，学生应该已经掌握了以下知识点：电阻、电流、电压的基本概念；电路的基本连接方式；欧姆定律及其应用。这些知识为本节课的学习提供了基础。
【解析】首先，计算电流I =电动势E /总电阻R = 9V / (3Ω + 0.5Ω)。然后，计算灯泡两端的电压U_灯泡= I *灯泡电阻R_灯泡= I * 3Ω。最后，根据灯泡的亮度与电压的关系，电压越高，灯泡越亮。
教学反思
本节课的教学内容是关于电源的电动势和内阻以及闭合电路欧姆定律。通过本节课的教学，我深刻反思了自己的教学方法和策略，以下是我的几点思考：
（4）小组讨论法：在课堂上，我将组织学生进行小组讨论，鼓励学生发表自己的观点，培养学生的合作交流能力。
2.设计具体的教学活动
（1）导入新课：以一个有趣的实验现象引入新课，激发学生的学习兴趣，引发学生的思考。
（2）知识讲授：运用PPT展示电动势、电源内阻、闭合电路欧姆定律等概念和理论，结合生动的实例进行讲解，帮助学生理解和掌握。
教科版高中物理选修3-2全册课件
实验操作 导体棒静止 导体棒平行 磁感线运动 导体棒切割 磁感线运动
实验现象(有无电流)
分析论证
_无__
_闭__合___ 电 路 的 _一__部__分__
导体在磁场中做
_无__
_切__割__磁__感__线__ 运 动 时 ，
电路中有感应电流产 _有__
生
2.探究通过闭合回路的磁场变化时是否产生感应电流(实验图如 图所示)
C [设闭合线框在位置 1 时的磁通量为 Φ1，在位置 2 时的磁通 量为 Φ2，直线电流产生的磁场在位置 1 处比在位置 2 处要强，故 Φ1>Φ2.
将闭合线框从位置 1 平移到位置 2，磁感线是从闭合线框的同一 面穿过的，所以 ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以 ΔΦ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来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.]
自主预习 探新知
一、电磁感应的发现 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 ．产生的电流叫作 感应电流 ．
二、感应电流产生的条件 1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(实验图如图所 示)
合作探究 攻重难
磁通量的理解与计算
1.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时，Φ＝BS. (2)B 与 S 不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为 B 垂直于线圈平面的分量．如 图甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S.也可以 Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直于 磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ.
教科版高中物理选修3-2课件专题突破1-2
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专题三 电磁感应中的力学综合问题 1．力学问题 通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，从而 引起导体速度、加速度的变化． (1)基本方法 ①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电流的方 向和感应电动势的大小． ②求出回路中电流的大小． ③分析研究导体受力情况(包括安培力，用左手定则确 定其方向) ④列出动力学方程或者平衡方程求解．
(2)在棒 ab 运动的整个过程中，根据动能定理： F0d0＋2F0d－W 安＝12mv2－0 由功能关系：E 电＝W 安 解得 E 电＝F0(d0＋2d)－2mF20（B4Rl4＋r）2
(3)设棒刚进入磁场时的速度大小为 v0，则有 F0d0＝12mv20 当 v0＝v，即 d0＝2F0m（B4Rl4＋r）2时，进入磁场后一直做匀速 运动．
所以通过 R 的电流随时间变化的图像如下图所示．(其中 E＝
BL2ω/2，T＝2π/ω)
答案 见解析
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【例 4】如图 2 所示，虚线所围矩形区域是磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，一个金属环的圆心恰好 在磁场的右边缘上，圆环与圆心间固定连接着三根互成 120°的 金属导线 OA、OB 和 OC，每根导线的电阻为 r，长度为 L(即圆环 半径)．通过圆心有一垂直于圆环的转轴，在转轴与环上各有一电 刷，通过导线跟一个电阻为 R＝r 的电阻器连接(圆环和连接 R 的 导线的电阻不计)．当圆环以角速度 ω 顺时针匀速转动时，此装置 便构成一发电机．从图示时刻开始计时，画出流过电阻 R 的电流 随时间的变化图像(至少画一个周期)．已知 n 个相同的电源(E，r) 并联时，等效电源的 E 总＝E，r 总＝nr.
答案 (1)2F0（BR2l＋2 r） (3)d0＝2F0m（B4Rl4＋r）2
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高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）3法拉第电磁感应定律(时间：60分钟)知识点一对法拉第电磁感应定律的理解1．下列几种说法正确的是()．A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大解析依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量无关、与磁通量的变化量无关，与线圈匝数和磁通量的变化率成正比．因此，选项A、B都是错误的．感应电动势与磁场的强弱也无关，所以，选项C也是错误的．线圈中磁通量变化越快意味着线圈磁通量的变化率越大，依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，在此条件下线圈产生的感应电动势越大，故选项D是正确的．答案 D图1－3－202.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图1－3－20所示，则线圈中( )．A ．0时刻感应电动势最大B ．0.05 s 时感应电动势为零C ．0.05 s 时感应电动势最大D ．0～0.05 s 这段时间内平均感应电动势为0.4 V解析 由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ，在Φ－t 图像中，ΔΦΔt为该时刻的斜率，0时刻和0.1 s 时刻斜率绝对值最大，表明电动势值最大，0.05 s 时刻斜率为零，则电动势为零，0～0.05 s 时间内平均感应电动势为0.4 V ，故选项A 、B 、D 正确．答案 ABD知识点二 公式E ＝n ΔΦΔt的应用图1－3－213.如图1－3－21所示，A 、B 两闭合线圈为同样导线绕成，A 有10匝，B 有20匝，两圆线圈半径之比为2∶1.均匀磁场只分布在B 线圈内．当磁场随时间均匀减弱时( )．A ．A 中无感应电流B ．A 、B 中均有恒定的感应电流C ．A 、B 中感应电动势之比为2∶1D ．A 、B 中感应电流之比为1∶2解析 只要穿过闭合线圈内的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势和感应电流，因为磁场变化情况相同，有效面积也相同，所以，每匝线圈产生的感应电动势相同，又由于两线圈的匝数和半径不同，电阻值不同，根据电阻定律，单匝线圈电阻之比为2∶1，所以，感应电流之比为1∶2.因此正确的选项是B 、D.答案 BD图1－3－224.物理实验中，常用一种叫“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷．如图1－3－22所示，探测线圈与冲击电流计串联后，可用来测定磁场的磁感应强度．已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R，若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转90°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，则被测磁场的磁感应强度为()．A.qRS B.qRnSC.qR2nS D.qR2S解析探测线圈翻转90°的过程中，磁通量的变化ΔΦ＝BS，由法拉第电磁感应定律E＝n ΔΦΔt，由I＝ER，q＝IΔt可得，q＝nΔΦR＝nBSR，所以B＝qRnS.答案 B图1－3－235.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系，如图1－3－23所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()．A．0～2 s B．2 s～4 sC．4 s～5 s D．5 s～10 s解析图像斜率越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小．答案 D6．如图1－3－24所示，两个用相同导线绕成的开口圆环，大环半径为小环半径的2倍．现用电阻不计的导线将两环连接在一起，若将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，a 、b 两点间电压为U 1；若将小环放入这个磁场中，大环处于磁场外，a 、b 两点间电压为U 2，则U 1U 2的值是多少？图1－3－24解析 发生磁通量变化的环相当于电源，由它对另一个环供电，a 、b 两点测出的是外电路的电压，即路端电压．它相当于这样一个电路，如右图所示．设大圆环的电阻为R 1，小圆环的电阻为R 2，圆环导线单位长度上的电阻为k ，则R 1R 2＝k ·2πr 1k ·2πr 2＝r 1r 2＝2大圆环处于磁场中时，大圆环相当于是电源，其电阻是内阻，a 、b 两点间的电压为路端电压，根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律得E 1＝ΔΦΔt ＝ΔBS 1Δt ，U 1＝E 1R 2R 1＋R 2＝13E 1 同理小圆环处于磁场中时，a 、b 两点间的电压为路端电压，根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律得E 2＝ΔΦ2Δt ＝ΔBS 2Δt ，U 2＝E 2R 1R 1＋R 2＝23E 2 又E 1E 2＝ΔB ·πr 21ΔB ·πr 22＝r 21r 22＝4，所以U 1U 2＝2. 答案 2知识点三 公式E ＝Bl v 的应用图1－3－257.如图1－3－25所示，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN.拉动MN，使它以速度v向右匀速运动，如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率都相同，那么在MN运动的过程中，闭合回路的①感应电动势保持不变②感应电流保持不变③感应电动势逐渐增大④感应电流逐渐增大以上判断正确的是()．A．①②B．③④C．②③D．①④解析由E＝BL v知在MN运动过程中，L逐渐增大，故E增大；而该闭合回路的周长也在增大，故R在增大，可算得I不变．答案 C图1－3－268.如图1－3－26所示，竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab 以水平速度v0抛出，设整个过程中，棒的取向不变，且不计空气阻力，则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况应是()．A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法判断解析金属棒做平抛运动，水平切割磁感线的速度不变，故感应电动势大小不变．答案 C图1－3－279.如图1－3－27所示，PQRS是一个正方形的闭合导线框，MN为一个匀强磁场的边界，磁场方向垂直于纸面向里，如果线框以恒定的速度沿着PQ方向向右运动，速度方向与MN边界成45°角，在线框进入磁场的过程中()．A．当Q点经过边界MN时，线框的磁通量为零，感应电流最大B．当S点经过边界MN时，线框的磁通量最大，感应电流最大C．P点经过边界MN时跟F点经过边界MN时相比较，线框的磁通量小，感应电流大D．P点经过边界MN时跟F点经过边界MN时相比较，线框的磁通量小，感应电流也小解析P点经过MN时，正方形闭合导线框切割磁感线的导线有效长度最大，感应电流最大．答案 C知识点四感应电荷量的计算图1－3－2810.如图1－3－28所示，以边长为50 cm的正方形导线框，放置在B＝0.40 T 的匀强磁场中．已知磁场方向与水平方向成37°角，线框电阻为0.10 Ω，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电荷量．解析设线框在水平位置时法线(题干图中)n方向向上，穿过线框的磁通量Φ1＝BS cos 53°＝6.0×10－2 Wb当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角θ＝143°，穿过线框的磁通量Φ1＝BS cos 143°＝－8.0×10－2 Wb通过导线横截面的电荷量：Q＝IΔt＝ERΔt＝︳Φ2－Φ1︳R＝1.4 C.答案 1.4 C图1－3－2911.如图1－3－29所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用时0.05 s，第二次用时0.1 s，设插入方式相同，试求：(1)两次线圈中平均感应电动势之比？(2)两次线圈中电流之比？(3)两次通过线圈的电荷量之比？解析(1)由感应电动势E＝n ΔΦΔt得E1E2＝ΔΦΔt1·Δt2ΔΦ＝Δt2Δt1＝21.(2)由闭合电路欧姆定律I＝ER得I1I2＝E1R·RE2＝E1E2＝21.(3)由电荷量q＝It得q1q2＝I1Δt1I2Δt2＝11.答案(1)2∶1(2)2∶1(3)1∶1图1－3－3012.如图1－3－30所示，一个边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间均匀变化满足B＝kt规律，已知细线所能承受的最大拉力F T＝2mg，求从t＝0时起，经多长时间细线会被拉断？解析设t时刻细线恰被拉断，由题意知，B＝kt①金属框中产生的感应电动势E＝ΔBΔt·S＝kL2/2②金属框受到的安培力：F＝BIL＝BELR＝BkL32R③由力的平衡条件得，F T＝mg＋F④解①、②、③得t ＝2mgR k 2L 3.答案 2mgR k 2L 313．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)．为了简化，假设流量计是如图1－3－31所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c .流量计的两端与输送流体的管道相连接，如图中虚线．流量计上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一已串接了电阻R 的电流表的两端连接．I 表示侧得的电流值，已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得的流量为 ( )．图1－3－31A.I B ⎝ ⎛⎭⎪⎫bR ＋ρc a B.I B ⎝ ⎛⎭⎪⎫aR ＋ρb c C.I B ⎝ ⎛⎭⎪⎫(cR ＋ρa b D.I B ⎝ ⎛⎭⎪⎫R ＋ρbc a 解析 流体中有长度为c 的液体导体切割磁感线产生电动势，相当于电源，感应电动势为E ＝Bc v ，内电阻为r ＝ρc ab ，外电路电阻为R ，根据闭合电路欧姆定律：I ＝E R ＋ r，再根据流量的定义，Q ＝bc v .解上述各式可得：Q ＝I B ⎝ ⎛⎭⎪⎫bR ＋ρc a .选项A 正确．答案 A。
教科版高中物理选修3-2全册课件
“静变”思维的束缚
未显示作用
毫无反应
不行
从普通的磁铁中 获得电的希望，时 时激励着我从实验 上探求电流的感应 效应。
法拉第 日记
自然哲学家谢林：宇宙间具有普遍的自 然力的统一。
一、奥斯特实验的启迪
电与磁是有联系的！ 艰辛探索（1807-1820） ： 静电——没感觉 改变中的突破：1820 发现小磁针偏转 安培的华丽转身：安培定则、电动力学
法拉第：“它突然打开了科学 中一个黑暗领域的大门，使其 充满光明。”
二、电磁感应现象的发现
课前自主学案
一、奥斯特实验的启迪
奥斯特 1820年，________发现了电流的磁效应．根据
对称性，很多物理学家做了不少“磁生电”的 实验都以失败告终.1821年，法拉第全身投入 “磁生电”的研究中．
二、电磁感应现象的发现
法拉第 1 ． 1831 年，英国物理学家 ________ 发现了电磁
感应现象，并将“磁生电”的现象分为五类： (1)
三、电磁感规律的发现及其对社会发展意义
关于法拉第，过去说得多的：穷苦、顽强、不为名利。
现在：除此之外还有，甚至更重要的是… …
（1）正确的指导思想（自然现象的相互联系） （2）抹去科学学家头上的光环，正确认识失败。 科学是人做的，科学是为人的。 ――科学中的人文精神。
说明：请同学们阅读教材P3，了解电磁感规律的发现 及其对社会发展意义。
磁场 变化中的 _____ ； (2) 变化中的 _______ ； (3) 运动 电流
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高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）
1电磁感应现象的发现2感应电流产生的条件
(时间：60分钟)
知识点一电磁感应现象
1．下列现象中属于电磁感应现象的是()．A．磁场对电流产生力的作用
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D．电流周围产生磁场
解析电磁感应现象指的是由磁场产生电流的现象，选项B是正确的．
答案 B
2．下列现象中，属于电磁感应现象的是()．A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中运动而产生电流
D．磁铁吸引小磁针
解析电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动及磁铁吸引小磁针，均反映了磁场力的性质．所以A、B不是电磁感应现象，C 是电磁感应现象．
答案 C
知识点二磁通量的理解及计算
3.如图1－1、2－17所示，四面体OABC处在沿Ox方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是()．
图1－1、2－17
A．穿过AOB面的磁通量为零
B．穿过ABC面和BOC面的磁通量相等
C．穿过AOC面的磁通量为零
D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量
解析此题实际就是判断磁通量的有效面积问题．匀强磁场沿Ox方向没有磁感线穿过AOB面、AOC面，所以磁通量为零，A、C正确；在穿过ABC面时，磁场方向和ABC面不垂直，考虑夹角后发现，ABC面在垂直于磁感线方向上的投影就是BOC面，所以穿过二者的磁通量相等，B正确、D错误．故正确答案为A、B、C.
答案ABC
4.条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心轴线穿过圆环中心，如图1－1、2－18所示，若圆环为弹性环，其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ，那么圆环内磁通量的变化情况是()．
图1－1、2－18
A．磁通量增大
B．磁通量减小
C．磁通量不变
D．条件不足，无法确定
解析磁铁内部磁感线从S极到N极方向向上，磁铁外部磁感线从N极到S极方向向下．由于圆环形状为Ⅱ时，面积大于在Ⅰ时的面积，因此为形状Ⅱ时大于为形状Ⅰ时由磁铁N极到S极向下穿过圆环的磁感线条数，而为Ⅰ、Ⅱ两种形状时，在磁铁内部由S极到N极向上穿过圆环的磁感线的条数相同，不论圆环为Ⅰ形状还是Ⅱ形状，向上穿过圆环的磁感线条数总是多于向下穿过圆环的磁感线条数．因此圆环形状由Ⅰ扩大到Ⅱ时总的磁通量减小，正确选项为B.
答案 B
图1－1、2－19
5.在磁感应强度为B＝0.2 T的匀强磁场中，有一面积为S＝30 cm2的矩形线框，线框平面与磁场方向垂直，这时穿过线框的磁通量为________Wb；若从图所示位置开始绕垂直于磁场方向的OO′轴转过60°角，这时穿过线框平面的磁通量为________Wb；从图示1－1、2－19位置开始，在转过180°角的过程中，穿过线框平面的磁通量的变化为________Wb.
解析Φ1＝BS＝6×10－4 Wb
Φ2＝BS cos 60°＝3×10－4 Wb
Φ3＝－BS＝－6×10－4Wb.ΔΦ＝|Φ3－Φ1|
＝1.2×10－3 Wb.
答案6×10－43×10－4 1.2×10－3
6.如图1－1、2－20所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场仅存在于边长为2L的正方形范围内，左右各一半面积的范围内，磁场方向相反，有一个电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd，沿垂直磁感线方向以速度v匀速通过磁场．从ab边进入磁场算起，画出穿过线框的磁通量随时间的变化图像．
图1－1、2－20
解析线框穿过磁场的过程可分为三个阶段，进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)，在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)，离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)．
(1)线框进入磁场阶段：t为0→L
v
，线框进入磁场中的面积线性增加，
S＝L v t，最后为Φ＝BS＝BL2.
(2)线框在磁场中运动阶段：t为L
v→
3L
2v
，线框磁通量逐渐减小为零．
(3)线框在磁场中运动阶段：t为3L
2v→
2L
v
，线框磁通量反向增加，最后为BL2.
(4)线框穿出磁场阶段：t为2L
v→
3L
v
，线框磁通量减小，最后为零．Φ－t图像
如图所示．
答案如解析图所示．
知识点三产生感应电流的条件
图1－1、2－21
7.如图1－1、2－21所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成了一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有产生感应电流的是()．A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使变阻器的滑片P加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
解析P滑动时可导致线圈所在回路中的电流发生变化，线圈中将产生变化
的磁场，在A中引起感应电流；同理，开关突然断开也会引起感应电流．答案 A
图1－1、2－22
8.均匀带负电的圆环a绕过圆心与圆环所在平面垂直的轴O旋转，如图1－1、2－22所示，一闭合小金属圆环b和圆环a在同一平面内，且与a同心，则
()．A．只要圆环a在转动，小圆环b内一定有感应电流产生
B．圆环不管怎样运动，小圆环内都没有感应电流
C．圆环做变速转动时，小圆环内有感应电流
D．圆环做匀速转动时，小圆环内没有感应电流
解析当a环做变速转动时，a环上的负电荷做变速运动，即a环形成的电流是不断变化的，a环所形成的磁场是不断变化的，即b环中的磁通量发生变化，b环中产生感应电流；而当a环匀速转动时，b环中的磁通量不发生变化，就不会产生感应电流，故C、D正确．
答案CD
9．某同学在实验室重做法拉第发现电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图1－1、2－23所示的实验装置．当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是()．
图1－1、2－23
A．开关的位置接错B．电流表的正负极接错
C．线圈B的接头3、4接反D．蓄电池的正负极接反
解析当开关位置接错时，开关的闭合和断开不会使A线圈中的电流发生变化，电流恒定使其产生的磁场不变，从而不会产生感应电流．
答案 A
10．如图1－1、2－24所示，是用导线做成的圆形回路与一直导线构成的几种位置组合，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合电路中会有感应电流产生的是(图①②③中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，图④中直导线与圆形线圈平面垂直，并与中心轴重合)()．
图1－1、2－24
A．①②B．②③
C．③④D．②④
解析通电直导线周围空间的磁场是非匀强磁场，磁感线是在垂直于导线的平面内以导线为中心的同心圆，离导线越远，磁感应强度越弱，所以①中磁通量、④中磁通量一直
为零，无感应电流产生，②中既有向里的磁通量，也有向外的磁通量，但直导线中有电流时，总磁通量不为零，所以切断直导线中电流时，磁通量变为零，磁通量发生变化，故有感应电流产生．③中线圈有向外的磁通量，切断直导线中电流时，有感应电流产生，故B正确．
答案 B
11.闭合铜环与闭合金属框相接触放在匀强磁场中，如图1－1、2－25所示，当铜环向右移动时(金属框不动)，下列说法中正确的是()．
图1－1、2－25
A．铜环内没有感应电流产生，因为磁通量没有发生变化
B．金属框内没有感应电流产生，因为磁通量没有发生变化
C．金属框ab边中有感应电流，因为回路abfgea中磁通量增加了
D．铜环的半圆egf中有感应电流，因为回路egfcde中的磁通量减少了
解析因为回路abfgea中磁通量增加了，故ab边中有感应电流，也可认为egf、fhe切割磁感线，充当电源，故回路abfgea、egfcde中有感应电流．答案CD
12.如图1－1、2－26所示，匀强磁场区域宽度为l，使一边长为d(d>l)的矩形线框以恒定速度v向右通过磁场区域，该过程中没有感应电流的时间为多少？
图1－1、2－26
解析从线框的右边进入磁场的左边界到线框右边到达磁场的右边界的过
程中，穿过线框的磁通量增加；从线框的右边到达磁场的右边界至线框的左边到达磁场的左边界的过程中，穿过线框的磁通量没有变化．这段时间内线框中无感应电流；从线框的左边离开磁场左边界至线框的左边到达磁场的右边界的过程中，穿过线框的磁通量减小，线框中存在感应电流．所以，整个线框在通过磁场
的过程中，没有感应电流的时间为t＝d－l v.
答案d－l v。