2015-2016學年高中物理第1章第1、2節(jié)電磁感應的發(fā)現(xiàn)感應電流產(chǎn)生的條件學案教科版選修3-2

1、2015-2016學年高中物理第1章第1、2節(jié)電磁感應的發(fā)現(xiàn)感應電流產(chǎn)生的條件學案教科版選修3-22015-2016學年高中物理第1章第1、2節(jié)電磁感應的發(fā)現(xiàn)感應電流產(chǎn)生的條件學案教科版選修3-2 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（2015-2016學年高中物理第1章第1、2節(jié)電磁感應的發(fā)現(xiàn)感應電流產(chǎn)生的條件學案教科版選修3-2）的內(nèi)容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進步的源泉，前進的動力。本文可編輯可修改，如果

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3、運動的轉(zhuǎn)化奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應,法拉第證實了“磁生電”現(xiàn)象的存在要點提煉1奧斯特實驗的啟迪1820年，奧斯特從實驗中發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應,啟迪人們?nèi)ヌ骄渴遣皇谴嬖诖女a(chǎn)生電2電磁感應現(xiàn)象的發(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，產(chǎn)生的電流叫做感應電流他把“磁生電”的現(xiàn)象分為五類：變化中的電流、變化中的磁場、運動中的恒定電流、運動中的磁鐵、運動中的導線二、磁通量及其變化問題設計如圖1所示，框架的面積為s，勻強磁場的磁感應強度為b.試求：圖1（1)框架平面與磁感應強度b垂直時，穿過框架平面的磁通量為多少?（2)若框架繞oo轉(zhuǎn)過60,則穿過框架平面的磁通量為多少?(3）若從圖示位置轉(zhuǎn)過

4、90，則穿過框架平面的磁通量的變化量為多少？(4）若從圖示位置轉(zhuǎn)過180，則穿過框架平面的磁通量的變化量為多少？答案（1)bs（2）bs（3)bs（4）2bs要點提煉1磁通量(1)定義：閉合導體回路的面積與垂直穿過它的磁感應強度的乘積叫磁通量,符號為。在數(shù)值上等于穿過投影面的磁感線的條數(shù)圖2（2）公式：bs。其中s為回路平面在垂直磁場方向上的投影面積,也稱為有效面積所以當回路平面與磁場方向之間的夾角為時，磁通量bssin_，如圖2所示(3）單位：韋伯，簡稱韋，符號wb。(4)注意:磁通量是標量，但有正負之分一般來說，如果磁感線從線圈的正面穿入，線圈的磁通量就為“,磁感線從線圈的反面穿入,線圈的

5、磁通量就為“”磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)2磁通量的變化量（1）當b不變，有效面積s變化時，bs.(2)當b變化，s不變時，bs.(3）b和s同時變化，則21,但此時bs。特別提醒計算穿過某平面的磁通量的變化量時,要注意前后磁通量的正負，如原磁通量1bs，當平面轉(zhuǎn)過180后，磁通量2bs，磁通量的變化量2bs.三、感應電流產(chǎn)生的條件問題設計1實驗1(導體在磁場中做切割磁感線的運動)：如圖3所示,導體ab垂直磁感線運動時，線路中_電流產(chǎn)生，而導體ab沿著磁感線運動時，線路中_電流產(chǎn)生(均填“有”或“無”）實驗表明什么情況下能產(chǎn)生感應電流?圖3答案有無實驗表明:當閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線

6、運動時，電路中就有感應電流產(chǎn)生2實驗2（通過閉合回路的磁場發(fā)生變化）：如圖4所示,螺線管b套在螺線管a外邊，螺線管a經(jīng)過滑動變阻器和開關(guān)與電池相連構(gòu)成直流電路；螺線管b接電流計構(gòu)成閉合電路進行以下操作并觀察電流計指針擺動的情況將觀察結(jié)果填入表中（填空中均填“擺動”或“不擺動”)圖4 觀察操作電流計指針的擺動情況螺線管b套在螺線管a外面螺線管a、b相互垂直開關(guān)接通瞬間擺動不擺動電流穩(wěn)定不擺動不擺動開關(guān)斷開瞬間擺動不擺動滑動片快速推動擺動不擺動(1）實驗2中并沒有導體在磁場中做切割磁感線的運動，但在接通或斷開電源的瞬間或改變滑動變阻器的阻值時，b線圈中卻出現(xiàn)感應電流，這說明什么？答案說明導體在磁場

7、中做切割磁感線運動不是產(chǎn)生感應電流的本質(zhì)原因，通過閉合電路的磁場發(fā)生變化也可以產(chǎn)生感應電流（2）當實驗2中開關(guān)閉合后，a線圈電流穩(wěn)定時，b線圈中也存在磁場，但不出現(xiàn)感應電流，這說明什么？答案說明感應電流的產(chǎn)生，不在于閉合回路中是否有磁場(3）實驗2兩個線圈相互垂直放置時不能產(chǎn)生感應電流，這又說明什么？答案說明感應電流的產(chǎn)生，不在于磁場是否變化3試總結(jié)產(chǎn)生感應電流的條件答案實驗1中，磁場是穩(wěn)定的，但在導體切割磁感線運動時，通過回路的磁通量發(fā)生變化,回路中產(chǎn)生了感應電流;實驗2通過改變電流從而改變磁場強弱，進而改變了磁通量,從而產(chǎn)生了感應電流，所以可以將產(chǎn)生感應電流的條件描述為“只要穿過閉合電路的

8、磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電流”要點提煉1產(chǎn)生感應電流的條件:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化2特例：閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動在利用“切割”來討論和判斷有無感應電流時，應該注意：(1)導體是否將磁感線“割斷”，如果沒有“割斷就不能說切割如圖5所示，甲、乙兩圖中，導體是真“切割”，而圖丙中，導體沒有切割磁感線圖5(2）是否僅是閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動，如圖丁如果由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去延伸思考電路不閉合時,磁通量發(fā)生變化是否能產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象?答案當電路不閉合時，沒有感應電流，但有感應電動勢,只產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象也可以稱為電

9、磁感應現(xiàn)象一、磁通量及其變化量的理解與計算例1如圖6所示，水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一金屬線框，線框平面與磁鐵垂直，當線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化情況是（）圖6a先減小后增大 b始終減小c始終增大 d先增大后減小解析線框在磁鐵兩端的正上方時穿過該線框的磁通量最大，在磁鐵中央時穿過該線框的磁通量最小，所以該過程中的磁通量先減小后增大，故a對答案a例2如圖7所示的線框，面積為s，處于磁感應強度為b的勻強磁場中，b的方向與線框平面成角，當線框轉(zhuǎn)過90到如圖所示的虛線位置時,試求：圖7（1）初、末位置穿過線框的磁通量1和2；(2）磁通量的變

10、化量。解析(1）解法一:在初始位置，把線框平面向垂直于磁場方向進行投影,可得垂直于磁場方向的面積為sssin ，所以1bssin 。在末位置，把線框平面向垂直于磁場方向進行投影，可得垂直于磁場方向的面積為sscos .由于磁感線從反面穿入，所以2bscos 。解法二:如圖所示，把磁感應強度b沿垂直于線框平面和平行于線框平面進行分解，得b上bsin ，b左bcos 所以1b上sbssin ,2b左sbscos .（2）開始時b與線框平面成角，穿過線框的磁通量1bssin ；當線框按順時針方向轉(zhuǎn)動時，穿過線框的磁通量減小，當轉(zhuǎn)動時，穿過線框的磁通量減小為零,繼續(xù)轉(zhuǎn)動至90時，磁感線從另一面穿過，磁

11、通量變?yōu)椤柏摗敝?2bscos 。所以,此過程中磁通量的變化量為21bscos bssin bs(cos sin )答案（1）bssin bscos (2）bs(cos sin )二、產(chǎn)生感應電流的分析判斷及實驗探究例3如圖8所示，在勻強磁場中的矩形金屬軌道上有等長的兩根金屬棒ab和cd，它們以相同的速度勻速運動，則（）圖8a斷開開關(guān)s，ab中有感應電流b閉合開關(guān)s，ab中有感應電流c無論斷開還是閉合開關(guān)s,ab中都有感應電流d無論斷開還是閉合開關(guān)s，ab中都沒有感應電流解析兩根金屬棒ab和cd以相同的速度勻速運動,若斷開開關(guān)s,兩根金屬棒與導軌構(gòu)成的回路中磁通量無變化，則回路中無感應電流,故

12、選項a、c錯誤；若閉合開關(guān)s，兩根金屬棒與導軌構(gòu)成的回路中磁通量發(fā)生變化,則回路中有感應電流,故選項b正確,d錯誤答案b針對訓練如圖9所示裝置，在下列各種情況中,能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈a中產(chǎn)生感應電流的是（）圖9a開關(guān)s接通的瞬間b開關(guān)s接通后，電路中電流穩(wěn)定時c開關(guān)s接通后，滑動變阻器觸頭滑動的瞬間d開關(guān)s斷開的瞬間答案acd例4在研究電磁感應現(xiàn)象的實驗中所用器材如圖10所示它們是電流表、直流電源、帶鐵芯的線圈a、線圈b、開關(guān)、滑動變阻器（用來控制電流以改變磁場強弱)試按實驗的要求在實物圖上連線（圖中已連好一根導線）圖10答案連接電路如圖所示1(對電磁感應現(xiàn)象的認識）下列關(guān)于電磁

13、感應現(xiàn)象的認識,正確的是（）a它最先是由奧斯特通過實驗發(fā)現(xiàn)的b它說明了電流周圍存在磁場c它說明了閉合回路中磁通量變化時會產(chǎn)生電流d它說明了電流在磁場中會受到安培力答案c解析奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，故a錯誤；電流周圍存在磁場是電流的磁效應，故b錯誤；閉合回路的磁通量變化產(chǎn)生電流的現(xiàn)象是電磁感應現(xiàn)象,故c正確；電磁感應現(xiàn)象并沒有說明電流在磁場中會受到安培力，故d錯誤2。 (對磁通量及其變化量的理解)如圖11所示一矩形線框,從abcd位置移到abcd位置的過程中，關(guān)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11a一直增大b一直減小c先增大后減小

14、d先增大，再減小直到零，然后再增大,然后再減小答案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，磁通量又減小,故a、b、c錯誤,d正確3。 （產(chǎn)生感應電流的分析判斷）如圖12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(nèi)，一半在磁場外，若要使線框中產(chǎn)生感應電流，下列選項中可行的是（）圖12a將線框向左拉出磁場b以ab邊為軸轉(zhuǎn)動c以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60）d以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)答案abc解析將線框向左拉出磁場

15、的過程中,線框的bc部分切割磁感線，或者說穿過線框的磁通量減小，所以線框中將產(chǎn)生感應電流當線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動時，線框的cd邊的右半段在做切割磁感線運動，或者說穿過線框的磁通量在發(fā)生變化,所以線框中將產(chǎn)生感應電流當線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動（小于60)時，穿過線框的磁通量在減小，所以在這個過程中線框內(nèi)會產(chǎn)生感應電流如果轉(zhuǎn)過的角度超過60（60300），bc邊將進入無磁場區(qū)，那么線框中將不再產(chǎn)生感應電流當線框以bc邊為軸轉(zhuǎn)動時，如果轉(zhuǎn)動的角度小于60，則穿過線框的磁通量始終保持不變（其值為磁感應強度與矩形線框面積的一半的乘積）4. （產(chǎn)生感應電流的分析判斷)如圖13所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動變

16、阻器和開關(guān)組成閉合回路，在鐵芯的右端套有一個表面絕緣的銅環(huán)a，下列各種情況中銅環(huán)a中沒有感應電流的是（）圖13a線圈中通以恒定的電流b通電時，使滑動變阻器的滑片p做勻速移動c通電時，使滑動變阻器的滑片p做加速移動d將開關(guān)突然斷開的瞬間答案a解析只要通電時滑動變阻器的滑片p移動，電路中的電流就會發(fā)生變化，變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，銅環(huán)a中磁通量發(fā)生變化，有感應電流；同樣，將開關(guān)斷開瞬間，電路中電流從有到無,仍會在銅環(huán)a中產(chǎn)生感應電流題組一電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應,使整個科學界受到了極大的震動，通過對電流磁效應的逆向思維，人們提出的問題是(）a電流具有熱效應b電流具有磁效應c磁能生

17、電d磁體具有磁化效應答案c2下列選項中屬于電磁感應現(xiàn)象的是（）a通電導體周圍產(chǎn)生磁場b磁場對通電導體發(fā)生作用c閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時，在電路中產(chǎn)生電流的現(xiàn)象d電荷在磁場中定向移動形成電流答案c解析電流能產(chǎn)生磁場,是電流的磁效應現(xiàn)象，不是電磁感應現(xiàn)象，故a錯誤;通電導體在磁場中受到安培力作用,不是電磁感應現(xiàn)象，故b錯誤；閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時，在電路中產(chǎn)生電流的現(xiàn)象是電磁感應現(xiàn)象，故c正確；電荷在磁場中定向移動形成電流,不是電磁感應產(chǎn)生的電流，不是電磁感應現(xiàn)象，故d錯誤題組二對磁通量及其變化量的理解與計算3關(guān)于磁通量,下列敘述正確的是 （）a在勻強磁場中，穿過一個

18、平面的磁通量等于磁感應強度與該平面面積的乘積b在勻強磁場中,a線圈的面積比b線圈的大,則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的磁通量大c把一個線圈放在m、n兩處，若放在m處時穿過線圈的磁通量比放在n處時大，則m處的磁感應強度一定比n處大d同一線圈放在磁感應強度大處,穿過線圈的磁通量不一定大答案d解析磁通量等于磁感應強度與垂直磁場方向上的投影面積的乘積,a錯誤；線圈面積大，但投影面積不一定大,b錯誤；磁通量大，磁感應強度不一定大，c錯誤,d正確4關(guān)于磁通量的概念，以下說法中正確的是 （)a磁感應強度越大，穿過閉合回路的磁通量越大b磁感應強度越大，線圈的面積越大，則磁通量越大c穿過線圈的磁通量為零，

19、但磁感應強度不一定為零d磁通量發(fā)生變化,一定是磁場發(fā)生變化引起的答案c解析根據(jù)磁通量的定義，bssin ，因此a、b選項錯誤；穿過線圈的磁通量為零時，磁感應強度不一定為零，故c選項正確；磁通量發(fā)生變化，可能是閉合回路在磁場方向上的有效面積變化引起的，也可能是磁場變化引起的，故d選項錯誤5. 如圖1所示，半徑為r的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑為r的范圍內(nèi)有勻強磁場，磁場方向垂直線圈平面，若磁感應強度為b,則穿過線圈的磁通量為 (）圖1abr2 bbr2cnbr2 dnbr2答案b解析由磁通量的定義式知bsbr2，故b正確題組三產(chǎn)生感應電流的分析判斷6關(guān)于電磁感應現(xiàn)象，下列說法中正確的是()

20、a閉合線圈放在變化的磁場中，必然有感應電流產(chǎn)生b閉合正方形線圈在勻強磁場中垂直磁感線運動，必然產(chǎn)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，電路中就一定有感應電流產(chǎn)生答案c解析產(chǎn)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7在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)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(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,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

21、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(chǎn)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要發(fā)生變化選項a、b電路閉合，但磁通量不變，不能產(chǎn)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(chǎn)生感應電流的條件，也能產(chǎn)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(chǎn)生感應電流的條件，能產(chǎn)生感應電流,可以觀察到電流表的變化，所以選d.8下列選項中能產(chǎn)生感應電流的是（）答案b解析根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件：a中,電路沒閉合，無感應電流；b中，面積增大,閉合電路的磁通

22、量增大,有感應電流；c中，穿過線圈的磁感線相互抵消,恒為零，無感應電流；d中，磁通量不發(fā)生變化，無感應電流9。 如圖2所示，一有限范圍的勻強磁場寬度為d，若將一個邊長為l的正方形導線框以速度v勻速地通過磁場區(qū)域，已知dl,則導線框從開始進入到完全離開磁場的過程中無感應電流的時間等于（）圖2a. b.c. d。答案d解析只有導線框完全在磁場里面運動時，導線框中才無感應電流10. 如圖3所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框，初始位置線框與磁感線平行,則在下列四種情況下，線框中會產(chǎn)生感應電流的是（)圖3a線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動b線框平面始終與磁感線平行,線框在磁場中上下運動c線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線ab轉(zhuǎn)動d線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線cd轉(zhuǎn)動答案c解析四種情況中初始位置線框均與磁感線平行，磁通量為零，按a、b、d三種情況線框運動后，線框仍與磁感線平行，磁通量保持為零不變，線框中不產(chǎn)生感應電流，a、b、d項錯