13.3 電磁感應現(xiàn)象及應用 【練習】2024-2025學年高二物理 同步練（ 人教版2019必修第三冊）（原卷版）

13.3電磁感應現(xiàn)象及應用學習目標學習目標課程標準物理素養(yǎng)3.3.3通過實驗，了解電磁感應現(xiàn)象，了解產生感應電流的條件。知道電磁感應現(xiàn)象的應用及其對現(xiàn)代社會的影響。物理觀念：知道感應電流的產生條件?？茖W思維：學會通過現(xiàn)象分析歸納事物本質特征的科學思維方法，認識實驗觀察能力與邏輯思維能力在科學探究過程中的重要作用?？茖W探究：經歷感應電流產生條件的探究活動，提高分析論證能力。通過模仿法拉第的實驗，歸納得出產生感應電流的條件?？茖W態(tài)度與責任：了解電磁感應現(xiàn)象曲折的發(fā)現(xiàn)過程，學習法拉第堅持理想信念、不畏艱辛、勇于探索的科學精神。了解電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的重大歷史意義和電磁感應現(xiàn)象的廣泛應用，體會科學、技術對人類文明的推動作用。002思維導圖1．磁通量大小及其變化分析(1)定量計算：通過公式Φ＝BS來定量計算，計算磁通量時應注意的問題：①明確磁場是否為勻強磁場，知道磁感應強度的大小。②平面的面積S應為磁感線通過的有效面積。當平面與磁場方向不垂直時，應明確所研究的平面與磁感應強度方向的夾角，準確求出有效面積。③穿過線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無關，即磁通量的大小不受線圈匝數(shù)的影響。(2)定性判斷：磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”，當有不同方向的磁場同時穿過該面積時，此時的磁通量為各磁場穿過該面積磁通量的代數(shù)和。2．判斷感應電流有無的方法3.常見的三種產生感應電流的情況003知識梳理課前研讀課本，梳理基礎知識：一、電磁感應現(xiàn)象(1)當穿過閉合導體回路的發(fā)生變化時，閉合導體回路中有感應電流產生，這種利用磁場產生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應．二、感應電流產生的條件1.導體回路；2.發(fā)生變化。說明：穿過電路的磁通量發(fā)生變化產生，如果電路閉合，則有感應電流．如果電路不閉合，則只有而無感應電流．三、電磁感應現(xiàn)象的應用1.發(fā)電機2.變壓器、電磁爐等004題型精講【題型一】物理史實【典型例題1】史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計指針動了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動?！狈ɡ谝虼税l(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，圖4-1-1是這個實驗的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學家科拉頓設計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗：將一塊磁鐵在螺線管中移動，使導線中產生感應電流。為了排除磁鐵移動對檢流計指針偏轉的影響，他把檢流計放到隔壁房間中去，用長導線把檢流計和螺線管連接起來。實驗開始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計的小磁針靜止在原位。”科拉頓沒能發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象，他的實驗示意圖見圖4-1-2。請你分析一下，科拉頓沒能看到電磁感應現(xiàn)象的原因是什么？【典型例題2】在物理學的發(fā)展過程中，許多科學家做出了突出貢獻，下列關于科學家和他們的貢獻的說法正確的是()A．牛頓開創(chuàng)了實驗與邏輯推理相結合的研究方法，并用這種方法研究了力與運動的關系B．庫侖通過研究得出了電荷間的相互作用規(guī)律，并測出了自然界的最小帶電單位C．安培提出了分子電流假說，成功解釋了所有磁現(xiàn)象來源于運動電荷這一本質D．法拉第通過大量實驗發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，并總結出法拉第電磁感應定律【對點訓練1】從1822年至1831年的近十年時間里，英國科學家法拉第心系“磁生電”．在他的研究過程中有兩個重要環(huán)節(jié)：(1)敏銳地覺察并提出“磁生電”的閃光思想；(2)通過大量實驗，將“磁生電”(產生感應電流)的情況概括為五種：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體．結合你學過的相關知識，試判斷下列說法正確的是()A．環(huán)節(jié)(1)提出“磁生電”思想是受到了麥克斯韋電磁場理論的啟發(fā)B．環(huán)節(jié)(1)提出“磁生電”思想是為了對已經觀察到的“磁生電”現(xiàn)象做出合理解釋C．環(huán)節(jié)(2)中五種“磁生電”的條件都可以概括為“穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化”D．環(huán)節(jié)(2)中“在磁場中運動的導體”這種情況不符合“穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化”這一條件【對點訓練2】奧斯特的實驗證實了電流的周圍存在磁場，法拉第經過10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場產生電流的途徑，法拉第認識到必須在變化、運動的過程中才能利用磁場產生電流。法拉第當時歸納出五種情形，請說出這五種情形各是什么？【題型二】產生感應電流的條件【典型例題3】下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應電流的是()【典型例題4】(多選)用如圖所示裝置探究感應電流產生的條件，線圈A通過滑動變阻器和開關S1連接到電源上，線圈B通過開關S2連接到電流計上，將線圈A套在線圈B的里面。下列說法中正確的是()A．該裝置可用于探究線圈B中感應電流產生的條件B．S2處于閉合狀態(tài)，在S1閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉C．S1處于閉合狀態(tài)，在S2閉合瞬間，電流表的指針會發(fā)生偏轉D．兩開關均處于閉合狀態(tài)，電路穩(wěn)定后勻速移動滑動變阻器的滑片，電流表的指針會發(fā)生偏轉【對點訓練3】在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”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．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【對點訓練4】如圖所示，在“探究感應電流產生的條件”的實驗中，電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電表及開關已部分連接。（1）請使用兩根導線，將電路補充完整。（2）此實驗中使用的電表是_______。A.靈敏電流計 B.倍率適宜的歐姆表（3）正確選擇電表和連接電路后，開始實驗探究，下列說法正確的是_________。A.開關閉合后，線圈A插入線圈B或從線圈B中拔出，都會引起電表指針偏轉B.線圈A插入線圈B后，開關閉合和斷開的瞬間電表指針均不會偏轉C.線圈A插入線圈B中，開關閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電表指針靜止在中央零刻度D.線圈A插入線圈B中，開關閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電表指針才能偏轉【題型三】電磁感應現(xiàn)象的應用 【典型例題5】掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是()【典型例題6】物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經重復實驗，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環(huán)未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數(shù)過多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同【對點訓練5】(多選)高考考生入場時，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖所示。探測器內有通電線圈，當探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內線圈中電流變化，報警器就會發(fā)出警報；靠近非金屬物體時則不發(fā)出警報。關于探測器工作原理，下列說法正確的是()A．金屬探測器利用的是電磁感應現(xiàn)象B．金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C．金屬探測器利用的是靜電感應現(xiàn)象D．金屬探測器利用的是當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化【對點訓練6】（多選）我國已經制定了登月計劃,假如航天員登月后想探測月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈。下列推斷中正確的是()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場有無B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表無示數(shù),則判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表有示數(shù),則判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉動,月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數(shù)不為零00501強化訓練【基礎強化】1．法拉第“磁生電”這一偉大的發(fā)現(xiàn)，引領人類進入了電氣時代．關于下列實驗說法正確的是()A．甲圖中條形磁體插入螺線管中靜止不動時，電流計指針穩(wěn)定且不為零B．乙圖中無論滑動變阻器滑片向下移動還是向上移動的過程中，金屬圓環(huán)中都有感應電流C．丙圖中閉合開關時電流計指針偏轉，斷開開關時電流計指針不偏轉D．丁圖中導體棒AB在磁場中運動時一定能產生感應電流2.如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab.磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，其方向與豎直方向的夾角為θ(0<θ<90°)．在下列各過程中，一定能在軌道回路里產生感應電流的是()A．ab向右運動，同時使θ減小B．使磁感應強度B減小，θ角同時也減小C．ab向左運動，同時增大磁感應強度BD．ab向右運動，同時增大磁感應強度B和θ角3.閉合電路的一部分導線ab處于勻強磁場中，若導線分別按照下圖中各情況在紙面內運動，能在電路中產生感應電流的情形是（）A．都會產生感應電流B．都不會產生感應電流C．甲、丙會產生感應電流，乙、丁不會產生感應電流D．甲、乙不會產生感應電流，丙、丁會產生感應電流4.如圖所示，一有限范圍的勻強磁場，寬度為d，將一邊長為的正方形導線框以速度v向右勻速地通過磁場區(qū)域，若，則導線框通過磁場過程中，導線框中不產生感應電流的時間應等于()A. B. C. D.5.下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應現(xiàn)象的是()A．電流周圍產生磁場B．磁場對電流產生力的作用C．變化的磁場使閉合導體中產生感應電流D．插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化而帶磁性6.如圖所示，導線MON在中點O彎折成一定角度，OO′為其角平分線，在導線MON內通以恒定電流I，由均勻導線制成的正方形小線框L中線與OO′重合，則能在L中產生感應電流的辦法是()A．增大電流IB．將L沿OO′向右勻速移動C．將L沿OO′向右加速移動D．將L向上快速移動【素養(yǎng)提升】7.（多選）如圖所示，線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上。線圈M與電源、開關滑動變阻器相連，P為滑動變阻器的滑片，恰好處在滑動變阻器的中間位置，開關S處于閉合狀態(tài)。線圈N與電阻R相連。下列說法正確的是（）A．當P向右移動，電阻R中有電流通過B．當P向左移動，電阻R中有電流通過C．將線圈N從鐵芯上向右拉使其離開鐵芯，電阻R中有電流通過D．斷開S的瞬間，電阻R中無電流通過8．（多選）下列四副圖中，閉合線圈能產生感應電流的是()A. B.C. D.9.下列四種情境中說法中正確的是（）A．圖甲中，奧斯特利用該裝置發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象 B．圖乙中，線圈穿過磁鐵從M運動到L的過程中，穿過線圈的磁通量先減小后增大 C．圖丙中，閉合線框繞垂直于磁場方向的軸轉動的過程中，線框中沒有感應電流產生 D．圖丁中，線框在與通電導線在同一平面內向右平移的過程中，線框中有感應電流產生10．（多選）下列各圖線圈中能產生感應電流的是（）A. B.C. D.11．探究產生感應電流條件的實驗步驟如圖甲、乙、丙所示。（1）本實驗中，我們通過觀察________來判斷電路中是否有感應電流。（2）通過比較圖甲和丙可知，產生感應電流的一個條件是電路要________，通過比較圖________可知，產生感應電流的另一個條件是導體要在磁場中做切割磁感線運動。（3）若圖甲中AB棒不動，磁鐵左右水平運動，電路中________（選填“有”或“無”）感應電流。12.如圖所示的閉合鐵芯上繞有一組線圈，與滑動變阻器、電池構成閉合電路，a、b、c為三個閉合金屬圓環(huán)，假定線圈產生的磁場全部集中在鐵芯內，則當滑動變阻器的滑片左、右滑動時，能產生感應電流的金屬圓環(huán)是()A．a、b兩個環(huán) B．b、c兩個環(huán)C．a、c兩個環(huán) D．a、b、c三個環(huán)13.（多選）奧斯特利用如圖所示實驗裝置研究電流的磁效應。一個可自由轉動的小磁針放在白金絲導線正下方，導線兩端與一伏打電池相連。接通電源瞬間，小磁針發(fā)生了明顯偏轉。奧斯特采用控制變量法，繼續(xù)研究了導線直徑、導線材料、電池電動勢以及小磁針位置等因素對小磁針偏轉情況的影響。他能得到的實驗結果有（）A.減小白金絲直徑，小磁針仍能偏轉 B.用銅導線替換白金絲，小磁針仍能偏轉C.減小電源電動勢，小磁針一定不能偏轉 D.小磁針的偏轉情況與其放置位置無關14.以下四幅圖所示的實驗中，下列說法正確的是（）A．圖（a）通電后小磁針將會發(fā)生偏轉，說明了電流周圍存在磁場B．圖（b）電鍵閉合后電流計的指針將會發(fā)生偏轉，說明了回路產生了感應電流C．圖（c）閉合電鍵后金屬棒會在導軌上運動，說明了回路產生了感應電流D．圖（d）電鍵閉合后線框會轉動，說明了磁場對電流可以產生力的作用【能力培優(yōu)】15.制造電阻箱時，要用雙線繞法，如圖所示。當電流變化時雙線繞組（）A．回路中一定有自感電動勢產生 B．回路中一定沒有自感電動勢產生C．