浙江省高中物理 第四章 电磁感应 第1课时 划时代的发现 实验：探究感应电流产生的条件学案 新人教版选修32
第1课时划时代的发现实验：探究感应电流产生的条件[研究选考·把握考情]知识点一电磁感应现象[基础梳理]1.奥斯特梦圆“电生磁”1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种效应称为电流的磁效应。
2.法拉第心系“磁生电”1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象。
产生的电流叫做感应电流。
他把引起电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
[即学即练]下列属于电磁感应现象的是( )A.通电导体周围产生磁场B.磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动C.由于导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流D.电荷在磁场中定向移动形成电流解析根据引起电流原因的五类情况可知，导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流为电磁感应现象。
故选项C正确。
答案 C知识点二磁通量及其变化[基础梳理]1.磁通量(1)定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁场的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为Φ。
在数值上等于穿过投影面的磁感线的条数。
(2)公式：Φ＝BS。
其中S为回路平面在垂直磁场方向上的有效面积。
若正方形线框的边长为a，磁感强度为B的正方形匀强磁场区域的边长为b，则穿过线框的磁通量Φ＝Bb2，如图1所示。
图1(3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb。
(4)注意：①磁通量是标量，但有正、负之分。
一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”。
②磁通量与线圈的匝数无关(填“有关”或“无关”)。
2.磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1[要点精讲](1)B与S垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS。
B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。
(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS⊥。
S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上，如图2所示，Φ＝BS sin θ。
图2【例1】如图3所示，有一个面积为S＝400 cm2的正方形线圈abcd，平面与竖直方向的夹角θ＝60°，放在磁感应强度为B＝0.50 T的水平匀强磁场中，则穿过正方形线圈的磁通量是多少？图3解析线圈在垂直B方向上的有效面积S⊥＝S cos θ＝400×10－4×cos 60°＝0.04×0.5 m2＝0.02 m2穿过正方形线圈的磁通量Φ＝BS⊥＝0.50×0.02 Wb＝0.01 Wb答案0.01 Wb【例2】如图4所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是( )图4A.先减小后增大B.始终减小C.始终增大D.先增大后减小解析线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框磁通量最大，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量最小，所以该过程中的磁通量先减小后增大，故A对。
答案 A知识点三实验：探究感应电流的产生条件[基础梳理]1.实验设计(1)实验1：如图5所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生(填“有”或“无”)。
图5(2)实验2：如图6所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。
(填“有”或“无”)图6(3)实验3：如图7所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中无电流产生(填“有”或“无”)。
图72.分析论证上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件。
特别提醒实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”。
3.归纳总结产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
[要点精讲]对产生感应电流的条件的理解(1)导体回路闭合、磁通量变化是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可。
而导体回路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，即使穿过导体回路的磁通量很大但不发生变化，也不会产生感应电流。
(2)判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断。
即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化。
【例3】下列情况能产生感应电流的是( )图8A.如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时解析导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化无感应电流，故A错误；条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B正确；开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故C错误；开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场变化，螺线管B中磁通量变化，线圈中产生感应电流，故D正确。
答案BD名师点睛判断是否产生感应电流，关键是明确导体回路是否闭合以及回路中的磁通量是否发生变化。
只有两个条件同时满足了才能产生感应电流。
1.发电机的基本原理是电磁感应，发现电磁感应现象的科学家是( )A.奥斯特B.安培C.麦克斯韦D.法拉第答案 D2.如图9所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大、小两环的磁通量，则( )图9A.Φ1>Φ2B.Φ1<Φ2C.Φ1＝Φ2D.无法确定解析根据磁通量的计算公式Φ＝BS，大环、小环围成的面积虽不同，但磁场穿过的那部分有效面积相同，则磁通量相同。
答案 C3.如图10所示，在匀强磁场中的U形导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，以相同的速度v匀速向右滑动。
为使ab中有感应电流产生，对开关S来说( )图10A.断开和闭合都可以B.应断开C.断开和闭合都不行D.应闭合解析ab、cd杆以相同的速度同向运动，相对静止，即abcd闭合回路的面积不变，磁通量不变，只有当开关闭合后，构成abNM闭合回路的磁通量发生变化，ab中才能产生感应电流，故A、B、C错误，D正确。
答案 D4.(2017·浙江省嘉兴市高二月考)如图11所示是“探究感应电流的产生条件”的实验装置，下列情况中不会引起电流表指针偏转的是( )图11A.闭合开关时B.断开开关时C.闭合开关后拔出线圈A时D.断开开关后移动变阻器的滑片时解析闭合开关时，穿过B线圈的磁通量从无到有，磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转，A项错误；断开开关时，穿过B线圈的磁通量从有到无，磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转，B项错误；闭合开关后，拔出线圈A时，穿过B线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转，C项错误；断开开关后，移动滑动变阻器，穿过线圈B的磁通量始终为零，磁通量不变，不产生感应电流，D项正确。
答案 D5.如图12所示，矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内、一半在匀强磁场外。
已知磁感应强度为0.1 T，线圈面积为0.1 m2，现使线圈从图示位置开始匀速转动；如果转动轴为bc，则在线圈转动60°的过程中，磁通量的改变量大小为____，线圈中________(填“能”或“不能”)产生感应电流；如果转动轴为OO′，则在线圈转动90°的过程中，磁通量的改变量大小为__________，线圈中____________(填“能”或“不能”)产生感应电流。
图12解析 线圈绕bc 转动60°，穿过线圈的磁感线条数不变，即穿过线圈的磁通量不变，无感应电流；当线圈绕OO ′轴转动90°，磁通量的变化量大小为ΔΦ＝B S 2－0＝5×10－3Wb ，能产生感应电流。
答案 0 不能 5×10－3 Wb 能一、选择题(在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。
)1.首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( )A.安培和法拉第B.法拉第和楞次C.奥斯特和安培D.奥斯特和法拉第 解析 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，选项D 正确。
答案 D2.如图1所示，一个矩形线圈与通有相同大小电流的两根平行直导线在同一平面内且处于导线的中央，则( )图1A.两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零B.两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零C.两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都为零D.因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零解析 若两电流同向，根据右手螺旋定则，两电流产生的磁场在线圈处方向相反，根据对称性，穿过线圈的磁通量为零，故A 正确；若两电流反向，两电流产生的磁场在线圈处方向相同，穿过线圈的磁通量不为零，故B 、C 、D 错误。
答案 A3.如图2所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴。
则关于这三点的磁感应强度B a、B b、B c的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是( )图2A.B a＝B b＝B c，Φa＝Φb＝ΦcB.B a>B b>B c，Φa<Φb<ΦcC.B a>B b>B c，Φa>Φb>ΦcD.B a>B b>B c，Φa＝Φb＝Φc解析根据通电螺线管产生的磁场特点，B a>B b>B c，由Φ＝BS，可得Φa>Φb>Φc，故C正确。
答案 C4.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图3所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )图3A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2D.无法确定解析设线框在位置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1处比在2处要强，若平移线框，则ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此，ΔΦ2＝|－Φ2－Φ1|＝Φ1＋Φ2。
第1讲 划时代的发现 探究感应电流的产生条件(学生版)
第1讲探究感应电流的产生条件[目标定位]1.知道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程.2.通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件.3.能说出磁通量变化的含义，会利用电磁感应产生的条件解决实际问题．一、磁通量的理解及变化分析1．磁通量的计算(1)B与S垂直时：Φ＝BS，S为线圈的有效面积．如图4(a)所示．(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥＝B⊥S，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积．B⊥为B在垂直于S方向上的分量．如图(b)、(c)所示．(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时，规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和，如图(d)所示．图42．磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反，穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和．3．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5(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54．用磁感线的条数表示磁通量．当回路中有不同方向的磁感线穿过时，磁通量是指穿过某一面磁感线的“净”条数，即指不同方向的磁感线的条数差． 例1图6如图6所示，一根条形磁铁穿过一个弹性线圈，将线圈面积拉大，放手后穿过线圈的( ) A ．磁通量减少且合磁通量向左 B ．磁通量增加且合磁通量向左 C ．磁通量减少且合磁通量向右 D ．磁通量增加且合磁通量向右变式1．如图9所示，矩形线框abcd 放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝45，回路面积为S ，磁感应强度为B ，则通过线框的磁通量为( )图9A ．BS B.45BS C.35BS D.34BS例2 匀强磁场的磁感应强度B ＝0.8 T ，矩形线圈abcd 的面积S ＝0.5 m 2，共10匝，开始时B 与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中，如图7所示．求：图7(1)当线圈绕ab 边转过60°时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量； (2)当线圈绕dc 边转过60°时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量．变式2-1. 如图所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框abcd 由实线位置在水平面内向右平动逐渐移动到虚线位置，穿过线框的磁通量如何变化？变式2-2．恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，穿过线圈的磁通量发生了变化()A．线圈沿自身所在的平面做匀速运动B．线圈沿自身所在的平面做加速运动C．线圈绕任一直径做匀速转动D．线圈绕任一直径做变速转动二、产生感应电流的判断1．产生条件(1)电路闭合；(2)磁通量发生变化．如果电路不闭合，不会产生感应电流，但仍会产生感应电动势，就像直流电路一样，电路不闭合，没有电流，但电源仍然存在．2．注意事项(1)注意磁感线的反穿情况，磁通量指的是穿过某一面的磁感线的“净”条数．(2)磁通量是指穿过某一面的合磁通量．例3下图中能产生感应电流的是()变式3-1．如图10所示，L为足够长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则()图10A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流B．当M左右平移时，环中有感应电流C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流变式3-2．如图11所示，在纸面内放有一个条形磁铁和一个圆形线圈(位于磁铁正中央上方)，下列情况中能使线圈中产生感应电流的是()图11A．将磁铁在纸面内向上平移B．将磁铁在纸面内向右平移C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内(时间：60分钟)题组一电磁感应现象的发现1．奥斯特发现电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震惊，通过对电流磁效应的逆向思维，人们提出的问题是()A．电流具有热效应B．电流具有磁效应C．磁能生电D．磁体具有磁化效应2．下面属于电磁感应现象的是()A．通电导体周围产生磁场B．磁场对电流产生力的作用C．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象D．电荷在磁场中定向移动形成电流题组二磁通量及其变化的分析3．如图1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大、小两环的磁通量，则有()图1A．Φ1>Φ2B．Φ1<Φ2C．Φ1＝Φ2D．无法确定4.如图2所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，穿过它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，则()图2A．Φa＜Φb＜Φc B．Φa＞Φb＞ΦcC．Φa＜Φc＜Φb D．Φa＞Φc＞Φb5．磁通量是研究电磁感应现象的一个重要物理量，如图3所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd 边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量的变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2则()图3A．ΔΦ1＞ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2D．无法确定题组三有无感应电流的判断6．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是()A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生B．闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流C．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流D．只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中一定有感应电流产生7．下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是()8．下列选项中是用导线做成的圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是()9.如图4所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则可能()图4A．v1>v2B．v1<v2C．v1＝v2D．无法确定10.如图5所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是()图5A．将线框向左拉出磁场B．以ab边为轴转动C．以ad边为轴转动(小于60°)D．以bc边为轴转动(小于60°)11．某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图6所示的实验电路，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6A．开关位置接错B．电流表的正、负极接反C．线圈B的接头3、4接反D．蓄电池的正、负极接反12.如图7所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN 沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时刻，磁感应强度为B0，此时刻MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．图7。
高中物理第四章第1节划时代的发现第2节探究感应电流的产生条件
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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．
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【自我检测】 判断正误 (1)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了 电磁感应现象．( √ ) (2)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产 生．( × ) (3)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应 电流产生．( × ) (4)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也 没有感应电流产生．( √ )
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匀强磁场中磁通量的判断与计算 1．磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时：Φ ＝BS，S 为线圈的有效面积．如图甲所 示． (2)B 与 S 不垂直时：Φ＝BS⊥＝B⊥S，S⊥为线圈在垂直磁场方 向上的投影面积，B⊥为 B 在垂直于 S 方向上的分量．如图乙、 丙所示．
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求解磁通量变化量时应注意其变化是由何种原因引起的．另外 还要注意： (1)求解磁通量的变化量时要取有效面积． (2)磁通量的变化与线圈的匝数无关． (3)磁感线从不同侧面穿过线圈时磁通量的正负不同．
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(2017·高考江苏卷)如图所示，两个单匝线圈 a、b 的半径分别为 r 和 2r.圆形匀强磁场 B 的边缘恰好与 a 线 圈重合，则穿过 a、b 两线圈的磁通量之比为( )
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(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时，规定某个方向的磁通 量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和，如图丁所示．
(浙江新高考专用)20192020学年高中物理第四章电磁感应现象实验探究电磁感应的产生条件讲义新人教
实验：研究电磁感觉的产生条件知识内容选考要求课时要求1.观察电磁感觉现象，理解产生感觉电流的条件.2.学会经过现象分析、归纳事物实质，认识实验观研究电磁感觉的产生条件√察能力与逻辑思想能力在研究过程中的重要作用.3.进一步认识磁通量，结合实例对磁通量变化进行定性与定量分析.1.实验原理观察改变磁通量的几种状况，用矫捷电流计判断闭合回路中能否有感觉电流产生，归纳产生感觉电流的条件.2.实验器械零刻度在中间的矫捷电流计、蹄形磁铁、导体棒、条形磁铁、大小螺线管各一个、滑动变阻器、学生电源、开关、导线.3.实验步骤(1)研究实验一：导体切割磁感线运动①按图1连接电路.图1②导体沿不一样方向运动，观察并记录电流计指针偏转状况.AB的运动方向表针的摇动方向垂直纸面向里垂直纸面向外沿磁感线向上沿磁感线向下③总结感觉电流的产生条件.(2)研究实验二：向线圈中插、抽磁铁①按图2连接电路.图2②将条形磁铁N极向下插入或抽出线圈，观察并记录电流计指针偏转状况.③S极向下，重复②的操作.磁铁的动作指针摇动方向N极插入线圈N极停在线圈中N极从线圈中抽出S极插入线圈S极停在线圈中S极从线圈中抽出④总结产生感觉电流的条件.(3)研究实验三：模拟法拉第的实验①按图3连接电路.图3②调理滑动变阻器，使接入电路的电阻较小，而后观察并记录闭合或断开开关时电流计指针偏转状况.③保持开关闭合，调理滑动变阻器，观察并记录电流计指针偏转状况.实验操作指针偏转方向开关闭合瞬时开关断开瞬时开关闭合时，滑动变阻器滑片不动开关闭合时，挪动滑动变阻器的滑片④总结产生感觉电流的条件4.实验结论.只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感觉电流.5.注意事项(1)使用磁性较强的磁铁，使用零刻度在中间的矫捷电流计；(2)进行一种操作后，等电流计归零后再进行下一种操作；(3)滑动变阻器滑片不要挪动太快.一、实验原理与操作例1如图4所示是“研究电磁感觉的产生条件”的实验装置，当闭合开关后，以下操作中能使电流计指针发生偏转的是( )图4A.保持磁铁静止，将导体棒ab上下挪动B.保持磁铁静止，将导体棒ab左右挪动C.保持导体棒ab静止，将磁铁上下挪动D.保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体棒ab方向前后挪动答案B分析保持磁铁静止，将导体棒ab上下挪动，没有做切割磁感线运动，因此不可以产生感觉电流，故ab左右挪动，导体棒切割磁感线，因此产生感觉电A错误；保持磁铁静止，将导体棒流，故ab静止，将磁铁上下挪动，运动方向与磁感线方向平行，因此不B正确；保持导体棒会切割磁感线，不会产生感觉电流，故C错误；保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体棒ab方向前后挪动，不会切割磁感线，不会产生感觉电流，故D错误.例2 在“研究电磁感觉现象”的实验中，所用器械如图5所示.它们是①矫捷电流计；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤开关；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).答案连接电路以以下图例3(多项选择)(2018·牌头中学高二上学期期中)如图产生条件”的实物电路，实验器械：矫捷电流计、线圈关等.在实验中可能出现的现象有( ) 6所示为模拟法拉第“研究电磁感觉的A和线圈B、滑动变阻器、电源、开图6A.开关闭合后，线圈A插入或抽出都会引起电流计指针偏转B.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P滑动，电流计指针会偏转C.线圈A插入线圈B中后，开关闭合的瞬时电流计指针会偏转D.线圈A插入线圈B中后，开关断开的瞬时电流计指针不会偏转答案ABC分析因为开关闭合后，线圈A插入或抽出，滑片P滑动，或线圈A插入线圈B中后，开关闭合或断开瞬时，都会使线圈B的磁通量发生变化，因此电流计指针都会发生偏转，应选A、B、C.二、电路连接及现象分析例4(2017·杭州市高二检测)为观察电磁感觉现象，某学生将矫捷电流计、螺线管A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图7所示的实验电路.当接通和断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原由是( )A. 开关地址接错B. 电流计的正、负极接反C. 线圈B 的3、4接头接反D. 蓄电池的正、负极接反答案A分析因感觉电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，由电路图可知，把开关接在B 与电流计之间，因与1、2接头相连的电路在接通和断开开关时，电流不改变，因此不行能有感觉电流，电流计指针也不行能偏转，开关应接在 A 与电源之间 .例5(2017·温州九校协作体期末联考)在“研究电磁感觉的产生条件”实验中，某同学的电路连线如图8所示，老师指出图中标示的1、2、3、4、5、6六根连线中有两处错误.若要务实验现象尽可能明显，则错误的连线是________与________(均填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”).图8 答案 23分析 为了考据实验，应该让外面的大线圈接矫捷电流计，中间的小线圈与电源构成闭合回 路，故2、3两根线接线圈的一端调换即可.例6 “研究电磁感觉的产生条件”的实验电路如图 9所示.实验表示：当穿过闭合电路的 ________发生变化时，闭合电路中就会有电流产生.在闭合开关S 前，滑动变阻器滑片P 应置 于________(选填“”或“”)端.开关S 闭合后还有多种方法能使线圈 C 中产生感觉电流， a b试写出此中的两种方法：(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________.答案磁通量a(1)挪动滑动变阻器的滑片P(2)线圈A在线圈C中抽出或插入分析当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，会产生感觉电流.闭合开关前，滑动变阻器阻值应最大，则滑片P应置于a端.挪动滑动变阻器滑片P，电流变化，线圈A的磁场发生变化，穿过线圈C的磁通量发生变化，线圈C中会产生感觉电流.当线圈A在线圈C中抽出或插入的过程，穿过线圈C的磁通量发生变化，线圈C中会产生感觉电流.1.(实验原理)(多项选择)如图10所示，以下状况能产生感觉电流的是( )图10A.如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S向来接通时D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S向来接通，当改变滑动变阻器的阻值时答案BD分析A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感觉电流，故A 错误；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增添，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感觉电流，故B正确；C中开关S向来接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感觉电流，故C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感觉电流，故D正确.2.(电路连接与实验操作)(2017·余姚中学高二上学期期中)如图11所示是做“研究电磁感应的产生条件”的实验器械.图11(1)在图顶用笔划线取代导线把它们连成实验电路.(2)哪些操作可以使矫捷电流计的指针发生偏转(写出两点)?①________________________________________________________________________.②________________________________________________________________________.答案(1)以以下图(2)①将开关闭合(或断开)②闭合开关，将螺线管A插入(或拔出)大螺线管分析(1)由题图知矫捷电流计G已与大螺线管相连，因此把大螺线管与G连成一个闭合电路，A与电源及开关系成一个电路.(2) 把开关闭合后，A相当于条形磁铁，把它插入(或拔出)大螺线管时，大螺线管与G构成的闭合电路就有感觉电流.3.(实验的综合观察)逆向思想是一种重要的思想方法，在这类思想方法的引领下，好多重要的科学定律被发现.“电生磁，磁生电”这类逆向互生的关系，表现了物理学中的一种对称美.请思虑：(1)你还可以指出物理学中的其余对称性和对称实例吗？________________________________________________________________________(2)1831年，物理学家法拉第用如图12甲所示的实验装置，成功发现了磁生电现象.开关始终处于闭合状态时，a线圈中________(填“有”或“无”)感觉电流产生，开关闭合或断开瞬时，a线圈中________(填“有”或“无”)感觉电流产生.图12(3)如图乙所示是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器械.请你协助该小组完成以下工作：用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关系结成原线圈回路，将矫捷电流计和线圈B接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感觉电流的三种方式：①；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.答案(1)见分析(2)无有(3)以以下图见分析分析(1)电荷的正与负，吸引与排斥，运动和静止，圆滑和粗糙.(2)开关处于闭合状态时，因穿过a线圈的磁通量不变，因此无感觉电流产生；闭合开关瞬时，穿过a线圈的磁通量忽然增大，因此有感觉电流产生，而断开开关瞬时，穿过a线圈的磁通量忽然减小，因此有感觉电流产生.(3)使副线圈回路产生感觉电流的方式：①将原线圈A插入副线圈B后，合上(或断开)开关瞬时；②合上开关后，将原线圈A插入副线圈B或从副线圈B中抽出；③合上开关，将原线圈A插入副线圈B，待稳固后，挪动滑动变阻器的滑片.。
高中物理第四章电磁感应4.1划时代的发现4.2探究感应电流的产生条件课件新人教版选修32
diàn liú)的产生条件
第一页，共35页。
学 习 目 标
1.了解电磁感应
现象的发现过
程,体会人类探
究自然规律的科
学态度和科学精
神
2.通过实验,探究
和理解感应电流
的产生条件
3.掌握磁通量的
概念及其计算
4.能够运用感应
电流的产生条件
判断感应电流能
否产生
放在磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直。若将这
个线圈横截面的形状由正方形变成圆形(横截面的周长不变),则在这一
过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?
解析:线圈横截面为正方形时的面积 S1=L2=(0.20)2 m2=4.0×10-2
m2。穿过线圈的磁通量 Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2 Wb=2.0×10-2 Wb。
和ΔΦ2,则(
)
A.ΔΦ1>ΔΦ2
B.ΔΦ1=ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2
D.无法确定
解析:设线框在位置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1处比在2处要强,若平移线框,则ΔΦ1=Φ1-Φ2,若转
动线框,磁感线是从线框的正反两面穿过的,一正一负,因此
ΔΦ2=Φ1+Φ2。综上所述,ΔΦ1<ΔΦ2。
Φ变
B 不变、S 变
例:闭合电路的一部分导体切割磁感
线时
例:线圈与条形磁铁发生相对运动时
注意:此时可由 ΔΦ=Φt-Φ0 计算并
判断磁通量是否变化
B 变、S 不变
化
的四
B 和 S 都变
中就会产生(chǎnshēng)感应电流。
高中物理第四章电磁感应第1讲划时代的发现第2讲探究感应电流的产生条件教学案新人教版选修
1划时代的发现2探究感应电流的产生条件知识内容电磁感应现象考试要求必考加试b要求1.知道奥斯特发现了电流的磁效应、法拉第发现了电磁感应现象．2．知道磁通量和磁通量变化量的含义．3．理解什么是电磁感应现象及感应电流的产生条件.一、电磁感应的发现[导学探究](1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？答案(1)电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动．(2)电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流．[知识梳理]1．电流的磁效应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．电磁感应现象的发现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．[即学即用]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明显转动．()(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．()答案(1)× (2)√ (3)× (4)×二、磁通量及其变化[导学探究]如图1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1(1)分别求出B ⊥S (图示位置)和B ∥S (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)BS 0(2)12BS 减少了12BS [知识梳理]1．定义：闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量．2．公式：Φ＝BS ，其中的S 应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积．大小与线圈的匝数无关(填“有”或“无”)．3．磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1.[即学即用]判断下列说法的正误．(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大．()(2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零．()(3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的．()(4)利用公式Φ＝BS ，可计算任何磁场中某个面的磁通量．()答案(1)× (2)√ (3)× (4)×三、感应电流产生的条件[导学探究]如图2所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．(填“有”或“无”)图2如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”)图3如图4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，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过．(填“有”或“无”)图4[知识梳理]产生感应电流的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]判断下列说法的正误．(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．()(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生．()(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流．()(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流．()答案(1)×(2)×(3)√(4)×一、磁通量Φ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5甲所示，Φ＝B⊥S＝(B sin θ)·S.也可以为Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示Φ＝BS⊥＝BS cos θ.图52．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6(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6例1如图7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，圆心均处于O处，线圈A的半径为1 cm,10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；线圈C的半径为0.5 cm,1匝．问：图7(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化多少？(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1.256×10－4 Wb(2)减少了6.28×10－5 Wb减少了1.256×10－4 Wb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．ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝－1.256×10－4 Wb即A、B线圈中的磁通量都减少1.256×10－4 Wb(2)对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb当转过90°时，Φ2＝0，故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb＝－6.28×10－5 Wb当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb.(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．(3)磁通量还可以用穿过某个面的有效磁感线的条数表示，穿过某个面的有效磁感线条数越多，磁通量越大；条数发生变化，则磁通量发生变化．二、感应电流产生条件的理解及应用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．区别ΔΦ与Φ：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关．ΔΦ与Φ的大小没有必然的联系．例2(2015·诸暨高二检测)(多选)如图8所示是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是()图8A．当右边磁铁S极离开B端时，线圈产生感应电流B．当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流C．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流D．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流答案ABD解析当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，A、B正确；当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，C错误，D正确．判断是否产生感应电流的技巧(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变化的仍然可以产生感应电流．(3)产生感应电流的实质是其他形式的能转化为电能．针对训练(2015·嵊州高二检测)(多选)如图9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9A．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ACD例3金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是()答案A解析在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确．判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如例3中，A图是真“切割”，B、C图中没有切断，是假“切割”．(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去．1．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的闭合线圈，然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解析电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，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，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确．2．(多选)下图中能产生感应电流的是()答案BD解析根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，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，Φ恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量发生变化，有感应电流．3．如图10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Φa、Φb的大小关系为()图10A．Φa>ΦbB．Φa<ΦbC．Φa＝ΦbD．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：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③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中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积S a＜S b，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确．4．(多选)如图11所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是()图11A．将线框向左拉出磁场B．以ab边为轴转动C．以ad边为轴转动(小于60°)D．以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)．一、选择题1．(2015·绍兴高二检测)在物理学建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是()A．安培成功地发现了电流的磁效应B．洛伦兹通过实验测定了磁场对电流的作用力C．卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确地测定了静电力常量D．法拉第通过大量的实验研究发现了电磁感应现象答案D解析奥斯特发现了电流的磁效应，A错误；安培通过实验测定了磁场对电流的作用力，B错误；卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确地测定了引力常量，C错误；法拉第发现了电磁感应现象，D正确．2．(2016·平湖市调研)如图1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大、小两环的磁通量，则有()图1A．Φ1>Φ2B．Φ1<Φ2C．Φ1＝Φ2D．无法确定答案C解析对于大环和小环来说，磁感线的净条数没有变化，所以选C.3．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是()答案B解析选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验装置．选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察闭合线框在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流．选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置．选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场．4．(多选)如图2所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下能使电流表指针偏转的是()图2A．将磁铁插入螺线管的过程中B．磁铁放在螺线管中不动时C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中D．磁铁静止而将螺线管向上移动答案ACD解析只要是螺线管中的磁通量发生变化，回路中有感应电流，指针便会偏转；只要是螺线管中的磁通量不发生变化，回路中无感应电流，指针便不会偏转．在磁铁插入、拉出过程中螺线管中的磁通量均发生变化，能产生感应电流，电流表指针偏转．故A、C正确；磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，故B错误；由于磁铁静止而螺线管向上移动，螺线管中的磁通量发生变化，有感应电流产生，电流表指针偏转，故D正确．5.如图3所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图中箭头所示，另在导线环所在平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外，则穿过圆B的磁通量()图3A．为0B．垂直纸面向里C．垂直纸面向外D．条件不足，无法判断答案B解析因为通电导线环的磁场中心密集，外部稀疏，所以，穿过圆B的净磁感线为垂直纸面向里．6．(多选)闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是()答案AB解析A图中，图示状态Φ＝0，转至90°过程中Φ增大，因此磁通量发生变化；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D图中，随着线圈的转动，B与S 都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，故正确答案为A、B.7．(多选)如图4所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则可能()图4A．v1>v2B．v1<v2C．v1＝v2D．无法确定答案AB8. (多选)如图5所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，导线cd中有电流的是()图5A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，滑动触头向左滑C．开关S是闭合的，滑动触头向右滑D．开关S始终闭合，滑动触头不动答案ABC解析开关S闭合或断开的瞬间；开关S闭合，滑动触头向左滑的过程；开关S闭合，滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流．正确选项为A、B、C.9. 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分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()图6A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定答案C解析设闭合线框在位置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ΔФ2＝|(－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.二、非选择题10．如图7所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计中是否有示数？图7(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片； (4)开关断开瞬间．答案(1)有 (2)无 (3)有 (4)有解析(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计有示数．(2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计无示数．(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．(4)开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．11．(2015·绍兴高二检测)逆向思维是一种重要的思想方法，在这种思想方法的引领下，许多重要的科学定律被发现．“电生磁，磁生电”这种逆向互生的关系，体现了物理学中的一种对称美．请思考：(1)你还能指出物理学中的其他对称性和对称实例吗？________________________________________________________________________.(2)1831年，物理学家法拉第用如图8甲所示的实验装置，成功发现了磁生电现象．开关始终处于闭合状态时，a线圈中________(填“有”或“无”)感应电流产生，开关闭合或断开瞬间，a线圈中________(填“有”或“无”)感应电流产生．图8(3)如图乙所示是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材．请你协助该小组完成如下工作：用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.答案(1)见解析 (2)无有 (3)如图所示见解析解析(1)电荷的正与负，吸引与排斥，运动和静止，光滑和粗糙，正电子和负电子，物质和反物质．(2)开关处于闭合状态时，因穿过a线圈的磁通量不变，所以无感应电流产生；闭合开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然增大，所以有感应电流产生，而断开开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然减小，所以有感应电流产生．(3)实物连接如图所示．①合上(或断开)开关瞬间；②合上开关后，将原线圈A插入副线圈B 或从副线圈B中抽出；③合上开关，将原线圈A插入副线圈B后，移动滑动变阻器的滑片．。
浙江专版高中物理第四章电磁感应第1讲划时代的发现第2讲探究感应电流的产生条件教学案新人教版选修3_
1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件知识内容电磁感应现象考试要求必考加试b课时要求1.知道奥斯特发现了电流的磁效应、法拉第发现了电磁感应现象．2．知道磁通量和磁通量变化量的含义．3．理解什么是电磁感应现象及感应电流的产生条件.一、电磁感应的发现[导学探究] (1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？答案(1)电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动．(2)电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流．[知识梳理]1．电流的磁效应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．电磁感应现象的发现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．[即学即用] 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明显转动．( )(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．( )答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×二、磁通量及其变化[导学探究] 如图1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1(1)分别求出B ⊥S (图示位置)和B ∥S (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)BS 0 (2)12BS 减少了12BS [知识梳理]1．定义：闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量．2．公式：Φ＝BS ，其中的S 应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积．大小与线圈的匝数无关(填“有”或“无”)．3．磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1.[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大．( )(2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零．( )(3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的．( )(4)利用公式Φ＝BS ，可计算任何磁场中某个面的磁通量．( )答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×三、感应电流产生的条件[导学探究] 如图2所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．(填“有”或“无”)图2如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”)图3如图4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，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过．(填“有”或“无”)图4[知识梳理]产生感应电流的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] 判断下列说法的正误．(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．( )(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生．( )(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流．( )(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流．( )答案(1)×(2)×(3)√(4)×一、磁通量Φ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5甲所示，Φ＝B⊥S＝(B sin θ)·S.也可以为Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示Φ＝BS⊥＝BS cos θ.图52．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6(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6例1如图7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，圆心均处于O处，线圈A的半径为1 cm,10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；线圈C的半径为0.5 cm,1匝．问：图7(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化多少？(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1.256×10－4 Wb(2)减少了6.28×10－5 Wb 减少了1.256×10－4 Wb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．ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝－1.256×10－4 Wb即A、B线圈中的磁通量都减少1.256×10－4 Wb(2)对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb当转过90°时，Φ2＝0，故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb＝－6.28×10－5 Wb当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb.(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．(3)磁通量还可以用穿过某个面的有效磁感线的条数表示，穿过某个面的有效磁感线条数越多，磁通量越大；条数发生变化，则磁通量发生变化．二、感应电流产生条件的理解及应用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．区别ΔΦ与Φ：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关．ΔΦ与Φ的大小没有必然的联系．例2(2015·诸暨高二检测)(多选)如图8所示是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是( )图8A．当右边磁铁S极离开B端时，线圈产生感应电流B．当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流C．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流D．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流答案ABD解析当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，A、B正确；当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，C错误，D正确．判断是否产生感应电流的技巧(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变化的仍然可以产生感应电流．(3)产生感应电流的实质是其他形式的能转化为电能．针对训练(2015·嵊州高二检测)(多选)如图9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9A．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断开的瞬间例3金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是( )答案 A解析在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确．判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如例3中，A图是真“切割”，B、C图中没有切断，是假“切割”．(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去．1．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的闭合线圈，然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，观察电流表的变化解析电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，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，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此 D项正确．2．(多选)下图中能产生感应电流的是( )答案BD解析根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，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，Φ恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量发生变化，有感应电流．3．如图10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Φa、Φb的大小关系为( )图10A．Φa>ΦbB．Φa<ΦbC．Φa＝ΦbD．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：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③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中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积S a＜S b，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确．4．(多选)如图11所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是( )图11A．将线框向左拉出磁场B．以ab边为轴转动C．以ad边为轴转动(小于60°)D．以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)．一、选择题1．(2015·绍兴高二检测)在物理学建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是( )A．安培成功地发现了电流的磁效应B．洛伦兹通过实验测定了磁场对电流的作用力C．卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确地测定了静电力常量D．法拉第通过大量的实验研究发现了电磁感应现象答案 D解析奥斯特发现了电流的磁效应，A错误；安培通过实验测定了磁场对电流的作用力，B错误；卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确地测定了引力常量，C错误；法拉第发现了电磁感应现象，D正确．2．(2016·平湖市调研)如图1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大、小两环的磁通量，则有( )图1A．Φ1>Φ2B．Φ1<Φ2C．Φ1＝Φ2D．无法确定答案 C解析对于大环和小环来说，磁感线的净条数没有变化，所以选C.3．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( )答案 B解析选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验装置．选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察闭合线框在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流．选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置．选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场．4．(多选)如图2所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下能使电流表指针偏转的是( )图2A．将磁铁插入螺线管的过程中B．磁铁放在螺线管中不动时C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中D．磁铁静止而将螺线管向上移动答案ACD解析只要是螺线管中的磁通量发生变化，回路中有感应电流，指针便会偏转；只要是螺线管中的磁通量不发生变化，回路中无感应电流，指针便不会偏转．在磁铁插入、拉出过程中螺线管中的磁通量均发生变化，能产生感应电流，电流表指针偏转．故A、C正确；磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，故B错误；由于磁铁静止而螺线管向上移动，螺线管中的磁通量发生变化，有感应电流产生，电流表指针偏转，故D 正确．5.如图3所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图中箭头所示，另在导线环所在平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外，则穿过圆B的磁通量( )图3A．为0B．垂直纸面向里C．垂直纸面向外D．条件不足，无法判断答案 B解析因为通电导线环的磁场中心密集，外部稀疏，所以，穿过圆B的净磁感线为垂直纸面向里．6．(多选)闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是( )答案AB解析A图中，图示状态Φ＝0，转至90°过程中Φ增大，因此磁通量发生变化；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，故正确答案为A、B.7．(多选)如图4所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则可能( )图4A．v1>v2B．v1<v2C．v1＝v2D．无法确定答案AB8. (多选)如图5所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，导线cd中有电流的是( )A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，滑动触头向左滑C．开关S是闭合的，滑动触头向右滑D．开关S始终闭合，滑动触头不动答案ABC解析开关S闭合或断开的瞬间；开关S闭合，滑动触头向左滑的过程；开关S闭合，滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流．正确选项为A、B、C.9. 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分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )图6A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定答案 C解析设闭合线框在位置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ΔФ2＝|(－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.二、非选择题10．如图7所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计中是否有示数？(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片；(4)开关断开瞬间．答案(1)有 (2)无 (3)有(4)有解析(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计有示数．(2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计无示数．(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．(4)开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．11．(2015·绍兴高二检测)逆向思维是一种重要的思想方法，在这种思想方法的引领下，许多重要的科学定律被发现．“电生磁，磁生电”这种逆向互生的关系，体现了物理学中的一种对称美．请思考：(1)你还能指出物理学中的其他对称性和对称实例吗？________________________________________________________________________.(2)1831年，物理学家法拉第用如图8甲所示的实验装置，成功发现了磁生电现象．开关始终处于闭合状态时，a线圈中________(填“有”或“无”)感应电流产生，开关闭合或断开瞬间，a线圈中________(填“有”或“无”)感应电流产生．图8(3)如图乙所示是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材．请你协助该小组完成如下工作：用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.答案(1)见解析 (2)无有 (3)如图所示见解析解析(1)电荷的正与负，吸引与排斥，运动和静止，光滑和粗糙，正电子和负电子，物质和反物质．(2)开关处于闭合状态时，因穿过a线圈的磁通量不变，所以无感应电流产生；闭合开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然增大，所以有感应电流产生，而断开开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然减小，所以有感应电流产生．(3)实物连接如图所示．①合上(或断开)开关瞬间；②合上开关后，将原线圈A插入副线圈B 或从副线圈B中抽出；③合上开关，将原线圈A插入副线圈B后，移动滑动变阻器的滑片．。
(浙江新高考专用)2019_2020学年高中物理第四章电磁感应现象实验：探究感应电流方向的规律讲义新人教版
实验：探究感应电流方向的规律1.实验原理观察并记录感应电流的方向与磁通量变化情况间的关系.分析实验结果，归纳出决定感应电流方向的因素，总结出判断感应电流方向的方法.2.实验器材条形磁铁，螺线管，零刻度在中央的灵敏电流计，滑动变阻器，一节干电池，电池盒，开关，导线若干.3.实验步骤(1)确定电流计指针偏转方向与电流方向及电流计红、黑接线柱的关系：图1①按图1连接电路.②调节滑动变阻器，使接入电路的电阻最大.③迅速闭合开关，发现电流计指针偏转后立即断开开关.④记录电流方向与电流计的指针偏转方向和电流计红、黑接线柱接线情况，找出它们之间的关系.(2)观察并记录磁场方向，磁通量变化情况与感应电流方向的关系.图2①按图2连接电路，明确螺线管的绕线方向.②按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验.③观察并记录磁场方向、电流方向，磁通量大小变化情况，并将结果填入表格.(3)归纳感应电流方向与其他因素的关系4.实验结论当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.5.注意事项(1)确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流计.(2)应选用零刻度在中间的灵敏电流计.(3)实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向.(4)按照控制变量的思想进行实验.(5)进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作.一、实验原理与操作例1(2017·绍兴市适应性考试)在做“探究感应电流方向的规律”的实验中，用如图3所示装置，已知电流从B接线柱流入灵敏电流计，电流计指针右偏.当释放条形磁铁时，发现指针右偏，则条形磁铁下端是________(填“N”或“S”)极.若条形磁铁按上述进入后，静止于线圈内，电流归零后，再释放，从线圈的下端穿出，则电流计的指针________(填“左”或“右”)偏.图3答案N 左解析当电流从B接线柱流入灵敏电流计，电流计指针右偏，说明释放条形磁铁时产生的感应电流从B接线柱流入电流计，根据右手螺旋定则可知感应电流的磁场向上，根据楞次定律“增反减同”可知，条形磁铁的磁场向下，所以条形磁铁的下端是N极.条形磁铁穿出线圈，根据楞次定律可知感应电流的磁场向下，根据右手螺旋定则可知感应电流从A接线柱流入电流计，电流计指针左偏.例2(2018·杭州市六校高二第二学期联考)如图4所示的是“研究电磁感应现象”的实验装置.图4(1)将图中所缺导线补接完整.(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将________(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”).答案(1)如图所示(2)向左偏解析(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：(2)闭合开关瞬间，通过线圈B的磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增大，感应电流方向和原电流方向相反，电流计向右偏，而把A从B中拔出来时，通过线圈的B的磁通量减小，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，即感应电流方向和原电流方向相同，故电流计向左偏. 针对训练1 (2018·东阳中学高二下学期10月段考)(1)如图5的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向，其中连线正确的是________(填“A”或“B”).图5(2)(多选)将线圈L1插入线圈L2中，合上开关S，能使线圈L2中感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同的实验操作是( )A.插入铁芯FB.拔出线圈L1C.使变阻器阻值R变大D.断开开关S答案(1)A (2)BCD解析(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、一个线圈组成闭合电路，电流计与另一个线圈组成另一个闭合电路，则题图A所示电路正确.(2)插入铁芯，磁通量增大，产生的感应电流与原电流绕行方向相反，故A错误；拔出线圈L1，磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同，故B正确；使滑动变阻器阻值增大，电流减小，产生的磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，故C正确；断开开关S，产生的磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，故D正确.二、探究感应电流方向的规律的综合考查例3有一电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联，试就如图6中各图指出：图6(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为__________.(填“偏向正极”或“偏向负极”)(2)图乙中磁铁下方的极性是________.(填“N极”或“S极”)(3)图丙中磁铁的运动方向是________.(填“向上”或“向下”)(4)图丁中线圈从上向下看电流方向是________.(填“顺时针”或“逆时针”)答案(1)偏向正极(2)S极(3)向上(4)顺时针解析(1)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极；(2)由题图乙可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方的极性为S极；(3)通过线圈的磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动；(4)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律感应电流方向俯视为顺时针方向.针对训练2 在“探究感应电流方向的规律”的实验中，若电流方向如图7所示，请在图中画出线圈的绕线方向.图7答案见解析图解析由于通过线圈的磁场方向向下，磁通量减少，则感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化，故感应电流的磁场方向也向下，根据安培定则可以得到线圈的绕线方向，如图所示.例4在“探究感应电流方向的规律”的实验中，(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图8所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图.图8(2)将线圈E插入线圈F中，闭合开关时，线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”).(3)在开关处于闭合状态将线圈E拔出时，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”).答案(1)见解析图(2)相反(3)相同解析(1)实物电路图如图所示(2)闭合开关时，通过线圈F的磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，即线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向相反.(3)保持开关闭合，将线圈E拔出时，线圈F中磁通量减少，由楞次定律可判断，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向相同.1.(实验器材)(2018·慈溪市高二上学期期末)如图9所示，在“探究感应电流方向的规律”的实验中，最适合接入PQ两端电路的电表是( )图9答案 C2.(实验原理及操作)为了探究影响感应电流方向的因素，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图10所示的方式连接.当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏.由此可知，图10(1)当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”“不动”或“右偏”)；(2)将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”“不动”或“右偏”)，此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”).答案(1)右偏(2)左偏相同解析(1)由题意知，闭合开关时灵敏电流计指针向右偏，而闭合开关时B中磁场增强，当P 向右移动时，A所在电路中电流增大，B中磁场增强，所以指针仍向右偏；(2)将A拔出时，B 中磁场减弱，感应电流方向改变，所以电流计指针向左偏，此时它们产生的磁场方向相同，故A、B中电流绕行方向相同.3.(实验原理及操作)(2018·金华十校高二上学期期末)某同学用如图11所示电路做“研究电磁感应现象”实验.他将铁芯插入小线圈约一半的位置，滑动变阻器的滑片P置于ab的中点，在闭合开关瞬间，电流计的指针向左摆.闭合开关后，为使电流计的指针向右摆，应将铁芯______(选填“插入”或“拔出”)或将滑动变阻器的滑片P向________(选填“a”或“b”)端滑动.图11答案拔出a解析在闭合开关瞬间，磁通量增加，电流计的指针向左摆.闭合开关后，为使电流计的指针向右摆，则应使磁通量减小，即应将铁芯抽出或将滑动变阻器的滑片P向a端滑动，增大电阻，减小电流，从而减小磁通量.4.(探究感应电流方向的规律的综合考查)在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：(1)为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正、负极性的直流电源进行探究.某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的________(选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡. (2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流计的正接线柱，再将黑表笔________(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流计的负接线柱，电流由电流计的________(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流计，此时灵敏电流计的指针向左摆动.(3)如图12所示，实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流计的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性.图12答案(1)欧姆(2)短暂负(3)如图所示解析(1)只有欧姆表内部有电源.(2)灵敏电流计量程太小，欧姆表内部电源电压相对偏大，电流超过电流计量程，长时间超量程通电会损坏电流计；欧姆表红表笔连接着电源的负极，黑表笔连接着电源的正极，电流从电流计的负极流入.(3)电流计的指针向右偏转，说明电流从正极进入电流计.感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律，原磁场方向向上，故磁铁下方是S极.。
高二物理 电磁感应(一)-电子版-答案
第四章 电磁感应 第1、2节 划时代的发现 探究感应电流的产生条件对应学生用书P11.划时代的发现(1)奥斯特梦圆“电生磁”：1820年，丹麦物理学家□01奥斯特发现通电导线能使小磁针发生偏转，这种作用称为□02电流的磁效应。
(2)法拉第心系“磁生电”①英国物理学家□03法拉第发现了电磁感应现象。
在电磁感应中产生的电流叫做□04感应电流。
②法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：□05变化的电流、□06变化的磁场、运动的恒定电流、□07运动的磁铁、在磁场中运动的导体，它们都与变化和运动相联系。
2.探究感应电流的产生条件(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流①实验装置②分析论证：闭合电路包围的面积□01变化时，电路中有电流产生；包围的面积□02不变时，电路中无电流产生。
(2)探究磁铁在线圈中运动是否产生电流①实验装置②分析论证：线圈中的磁场□03变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场□04不变时，线圈中无感应电流。
(3)模仿法拉第的实验①实验装置05变化时，线圈B中有感应电流；线圈B中磁②分析论证：线圈B中磁场□06不变时，线圈B中无感应电流。
场□(4)归纳结论07闭合导体回路的□08磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电只要穿过□流。
第3节楞次定律对应学生用书P31.探究感应电流的方向(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、两节干电池(用来查明电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)。
(2)探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系。
01左偏，右结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转。
即左进□02右偏。
进□(3)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表。
①线圈内磁通量增加时的情况②线圈内磁通量减少时的情况(4)实验结论表述一：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向□11相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向□12相同。
表述二：当磁铁靠近线圈时，两者□13相斥；当磁铁远离线圈时，两者□14相吸。
高二物理选修课件第四章划时代的发现探究感应电流的产生条件
变压器在电力系统中
变压器能够将高电压变成 低电压，或者将低电压变 成高电压，以满足不同电 气设备对电压的需求。
电流变换
通过变压器的阻抗变换作 用，可以实现电流的变换 ，从而改变电力系统的功 率传输和分配。
电气隔离
变压器能够实现电气隔离 ，将一次侧和二次侧的电 路分开，提高电力系统的 安全性和稳定性。
线圈匝数增多意味着导体在磁场中的有效长度增加，从而 使得感应电流增大。
要点二
线圈形状和大小对感应电流有影 响
不同形状和大小的线圈在相同磁场中产生的感应电流大小 和方向也可能不同。
导体运动速度对感应电流影响
导体运动速度增大，感应电流增大
导体在磁场中运动速度越快，单位时间内切割磁感线的次数越多，感应电流就越大。
感应电流定义
当导体在磁场中运动时，会在导体中产生感应电动势，若导 体构成闭合回路，则会在回路中产生电流，这种电流称为感 应电流。
感应电流性质
感应电流的方向遵循楞次定律，即感应电流的磁场总是阻碍 引起感应电流的磁通量的变化。感应电流的大小与导体在磁 场中的运动速度、磁场的强弱以及导体的形状、大小等因素 有关。
互感与自感现象
互感现象
两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流发生变化时，会在另一个线圈中产生 感应电动势，这种现象称为互感现象。互感现象是电磁感应的一种重要表现形式 ，广泛应用于电力系统和电子技术中。
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时，会在该线圈自身中产生感应电动势，这种现象 称为自感现象。自感现象是电磁感应的另一种重要表现形式，对于理解电磁感应 的本质和规律具有重要意义。
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律内容
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即 e=nΔΦ/Δt。
第四章 第1、2节 划时代的发现、探究感应电流的产生条件
【触类旁通】 4．(双选)如图 4－1－9 所示，开始时矩形线圈与磁场垂直， 且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，若要线圈产生感应 电流，下列方法中可行的是( )
A．将线圈向左平移一小段距离
B．将线圈向上平移 C．将线圈向右平移一小段距离 D．将线圈向下平移 图 4－1－9
解析：闭合电路的磁通量发生变化时电路中会产生感应电 流．将线圈向左或向右平移一小段距离，线圈中的磁通量逐渐 变小或变大，线圈中会产生感应电流；将线圈向上或向下平移， 线圈中的磁通量没有发生变化，不会产生感应电流． 答案：AC
图 4－1－7 A．始终增大 C．先增大后减小 B．始终减小 D．先减小后增大
解析：在磁铁的外部两极处磁场强，磁感线密，磁铁中间 的磁感线疏，所以从 N 极处到 S 极处时，磁体外部的磁感线穿 过线圈的条数由大变小再变大，内部始终全部穿过，抵消后的 磁感线条数由小变大再变小，所以磁通量是先逐渐增加，后逐 渐减少． 答案：C
流产生． (3)闭合回路所围的面积不变，而空间分布的磁场发生变 化，引起闭合电路中的磁通量变化．如图 4－1－2 所示，磁铁 插入和拉出线圈时，电路中的磁通量发生变化而产生感应电流．
(4)闭合电路所围的面积变化的同时，空间分布的磁场也发
生变化，引起闭合电路中的磁通量变化．
图 4－1－1
图 4－1－2
题型3
对产生感应电流条件的考查
【例 4】如图 4－1－8 所示，矩形线框 abcd 的一边 ad 恰 与长直导线重合(互相绝缘)．现使线框绕不同的轴转动，不能 使框中产生感应电流的是( )
A．以 ad 边为轴转动
B．以 OO′为轴转动
C．以 bc 边为轴转动
D．以 ab 边为轴转动 】两圆环 a、b 同圆心同平面放置，且半径 Ra>Rb， 将一条形磁铁置于两环的轴线上，如图 4－1－6 所示．设通过