2018-2019版高中物理 第三章 电磁感应 第1讲 电磁感应现象学案 新人教版选修1 -1.doc

第1讲电磁感应现象目标定位1.了解电磁感应现象发现过程，体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神.2.知道磁通量，会比较“穿过不同闭合电路磁通量”的大小.3.通过实验，掌握感应电流的产生条件.一、划时代的发现1.奥斯特在1820年发现了电流磁效应.2.1831年，法拉第发现了电磁感应现象.想一想物理学领域里的每次重大发现，都有力地推动了人类文明的进程.最早利用磁场获得电流，使人类得以进入电气化时代的科学家是谁？答案法拉第.二、电磁感应现象1.电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就产生电流.物理学中把这类现象叫做电磁感应.2.感应电流：由电磁感应产生的电流叫做感应电流.想一想如果整个闭合电路都在磁场中做切割磁感线的运动，闭合电路中也一定有感应电流吗？答案没有.三、电磁感应的产生条件1.磁通量：用“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”来形象地理解“穿过这个闭合电路的磁通量”.2.感应电流的产生条件只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生.想一想穿过闭合电路的磁通量很大，是否一定产生感应电流？答案不是.产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化.关键在“变化”两字上，这是指穿过闭合电路的磁通量从无变有、从有变无、从小变大、从大变小等等.若磁通量很大，但是磁通量不变化，闭合电路中也不会产生感应电流.一、磁通量1.定义：物理学中把在磁场中穿过与磁场垂直的某一面积S的磁感线条数定义为穿过该面积的磁通量.2.单位：韦伯，符号：Wb.3.意义：表示穿过某一面积的磁感线条数的多少.例1关于磁通量的概念，下列说法正确的是( )A.磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B.穿过线圈的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零C.磁感应强度越大、线圈面积越大，则磁通量越大D.穿过线圈的磁通量大小可以用穿过线圈的磁感线条数来衡量答案BD解析穿过某一线圈的磁通量大小，与磁场强弱、线圈面积大小以及线圈平面与磁场的夹角有关.当二者平行时，0.故只有B、D正确.针对训练1磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”.在图311所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为1、2、3且都不为0.下列判断正确的是()图311A.1最大 B.2最大C.3最大 D.1、2、3相等答案A解析磁通量表示穿过一个闭合电路的磁感线条数的多少，从题图中可看出穿过S1的磁感线条数最多，穿过S3的磁感线条数最少.二、产生感应电流的条件1.实验探究感应电流产生的条件(1)闭合电路的部分导体切割磁感线在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图312所示.图312导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中.表1导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向向右平动向左向后平动不摆动向左平动向右向上平动不摆动向前平动不摆动向下平动不摆动结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，才有电流产生；前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生.(2)向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出如图313所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中.观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中.图313表2磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向N极插入线圈向右S极插入线圈向左N极停在线圈中不摆动S极停在线圈中不摆动N极从线圈中抽出向左S极从线圈中抽出向右结论：只有磁铁相对线圈运动时，才有电流产生；磁铁相对线圈静止时，没有电流产生.(3)模拟法拉第的实验如图314所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面.观察以下四项操作中线圈B中是否有电流产生.把观察到的现象记录在表3中.图314表3操作现象开关闭合瞬间有电流产生开关断开瞬间有电流产生开关闭合时，变阻器的滑片不动无电流产生开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片有电流产生结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生.2.结论不论用什么方法，不论何种原因，只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生.3.产生感应电流的条件(1)闭合电路；(2)磁通量发生变化.例2如图所示，矩形线框在磁场中做的各种运动，能够产生感应电流的是()答案B解析感应电流产生条件为：磁通量发生变化；闭合电路.A、C、D中穿过矩形线框的磁通量都不变，故不产生感应电流.针对训练2如图315所示，线圈与灵敏电流计构成闭合电路；当磁铁向下插入线圈的过程中，发现电流计指针向右偏转.则当磁铁()图315A.放在线圈中不动时，电流计指针向左偏转B.从线圈中向上拔出时，电流计指针向左偏转C.按图示位置在线圈外面上下移动时，电流计指针不会偏转D.按图示位置在线圈外面左右移动时，电流计指针也会偏转答案BD解析磁铁向下插入线圈，穿过线圈的磁通量增大，电流计指针右偏，则向上拔出时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律“增反减同”知B项正确；磁铁放在线圈中不动时，线圈中的磁通量不变化，没有感应电流产生，电流计指针不偏转，A错；磁铁按图示位置上、下、左、右移动时，线圈中都会产生感应电流，电流计指针都会偏转，C错，D正确.磁通量的变化1.如图316所示，面积为S的线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，一半在磁场中，则穿过线圈的磁通量为()图316A.0 B.BS C.BS D.2BS答案B解析根据磁通量公式BS，因为图中有效面积为S，所以B项正确.2.如图317所示，一环形线圈沿条形磁铁的轴线，从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点，A、B两点关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将()图317A.先增大，后减小B.先减小，后增大C.先增大，后减小、再增大，再减小D.先减小，后增大、再减小，再增大答案A解析穿过线圈的磁通量应以磁铁内部磁场为主，而内部的磁感线是一定值，在A、B点时，外部磁感线比较密，即与内部相反的磁感线多，相抵后剩下的内部的磁感线就少；中间位置时，外部磁感线比较疏，即与内部相反的磁感线少，相抵后剩下的内部的磁感线就多.所以两端磁通量小，中间磁通量大，A正确.电磁感应的产生条件3.通电直导线穿过闭合线圈L，如图318 所示，则()图318A.当电流I增大时，线圈L中有感应电流B.当L左右平动时，L中有感应电流C.当L上下平动时，L中有感应电流D.以上各种情况都不会产生感应电流答案D解析根据直线电流的磁场特点知，A、B、C各种情况下，穿过线圈的磁通量不变，选项D正确.4.某学生做观察电磁感应现象的实验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关，用导线连接成如图319所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是()图319A.线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流B.线圈A从B线圈中拔出过程中，有感应电流C.线圈A停在B线圈中，有感应电流D.线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量在减小答案ABD解析由感应电流产生的条件A、B选项都正确，C项错误；在A线圈从B线圈拔出的过程中B线圈的磁通量减小，D项正确.(时间：60分钟)题组一、磁通量的变化1.如图3110所示，矩形线框平面与匀强磁场方向垂直，穿过的磁通量为.若线框面积变为原来的，则磁通量变为()图3110A. B.C.2 D.4答案B解析根据BS可知，当线框面积变为原来的时，磁通量变为原来的，故B对，A、C、D错.2.如图3111所示，竖直长导线通以恒定电流I，一闭合线圈MNPQ与导线在同一平面内，当线圈从图示位置向右逐渐远离导线时，穿过线圈的磁通量将()图3111A.变小 B.变大C.不变 D.先变大，后变小答案A解析恒定电流I产生的磁场中，离导线越远磁场越弱，所以线圈向右远离导线时穿过线圈的磁通量将变小.题组二、电磁感应现象与产生条件3.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.磁铁吸引小磁针答案C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受磁场力的作用，反映了磁场力的性质.所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象.4.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A、C两实验装置用于研究通电导线在磁场中所受的安培力；D图用于研究电流的磁效应，故B对，A、C、D错.5.关于感应电流，下列说法正确的是( )A.只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B.只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C.若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D.当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流答案D解析产生感应电流的条件(1)闭合电路；(2)磁通量发生变化，两者缺一不可，选项D正确.6.如图3112为“探究感应电流与磁通量变化关系”的实验装置图.下列操作中不能产生感应电流的是()图3112A.开关S闭合瞬间B.开关S断开瞬间C.开关S闭合后，变阻器滑片P移动 D.开关S闭合后，变阻器滑片P不移动答案D7.线圈在长直导线电流的磁场中，做如图3113所示的运动，则线圈中有感应电流的是()图3113A.向右平动B.向下平动C.绕轴转动(边bc向外)D.从纸面向纸外平动E.向上平动(边bc上有个缺口)答案BCD解析因为长直导线电流的磁场是非匀强磁场，越远离直导线磁场越弱，离直导线等距离的位置磁感应强度大小相等，故B、D、E三种情形穿过线圈的磁通量发生了变化，C这种情形是因为线圈平面与磁场的方向的夹角发生了变化从而造成穿过线圈的磁通量发生了变化，并且B、C、D三种情形线圈是闭合的，E的线圈是不闭合的，故正确选项是B、C、D.8.如图3114所示，ab是闭合电路的一部分，处在垂直于纸面向外的匀强磁场中()图3114A.当ab垂直于纸面向外平动时，ab中有感应电流B.当ab垂直于纸面向里平动时，ab中有感应电流C.当ab垂直于磁感线向右平动时，ab中有感应电流D.当ab垂直于磁感线向左平动时，ab中无感应电流答案C解析当ab垂直于纸面向外、向里平动时，ab棒都不切割磁感线，a、b中都无感应电流，A、B错误，当ab向右、向左平动时，ab都切割磁感线，ab中都有感应电流，故C正确，D错误.9.如图3115所示，匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为L，且Ld，线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是()图3115A. B.C. D.答案B解析从bc边出磁场到ad边进入磁场的过程中，穿过闭合回路的磁通量没有发生变化，闭合回路中没有感应电流，此过程所用的时间t，故B正确，A、C、D错误.10.小明同学做“探究电磁感应产生的条件和感应电流方向”的实验，先将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图3116连接.在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转.图3116闭合开关稳定后，电流计指针将_(填“不偏转”“向左偏”或“向右偏”)；当小明把A中的铁芯向上拔出时，电流计指针_(填“不偏转”“向左偏”或“向右偏”).答案不偏转向右偏解析电路稳定后，磁通量不变，副线圈中没有感应电流，所以电流计指针不偏转；由于题中P向左加速移动，阻值变大，电流变小，磁通量减小，指针向右偏.当把A中铁芯向上拔出时，磁性减弱，磁通量减小，所以指针向右偏.