2019_2020学年高中物理第四章电磁感应现象1_2划时代的发现探究感应电流的产生条件讲义新人教版.docx

1划时代的发现 2探究感应电流的产生条件知识内容选考要求课时要求电磁感应现象b1.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、划时代的发现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.产生的电流叫做感应电流.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.1.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.()2.如图1所示，条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表G的指针_(填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁A在线圈B中保持不动，电流表G的指针_(填“不偏转”或“偏转”).图1答案偏转不偏转一、磁通量及其变化如图所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.(1)分别求出BS(图示位置)和BS(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)BS0(2)BS减少了BS1.对磁通量的理解(1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线净条数的多少，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.2.匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时，BS.(2)B与S不垂直时，BS(S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积)或BS(B为B垂直于线圈平面的分量).如图2所示，BSsin.图23.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3(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3例1如图4所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r.现于纸面内先后放上圆形线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r，10匝；线圈B的半径为2r,1匝；线圈C的半径为，1匝.图4(1)在磁感应强度B减为的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？(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(2)减少了Br2减少了Br2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.(B)r2即A、B线圈中的磁通量都减少了(2)对线圈C，1Br2Br2当磁场转过90时，20，故121Br2当转过180时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取1为正，则3为负，有3Br2，故231Br2.例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图5所示，通有恒定电流的长直导线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，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为1和2，则()图5A.12B.12C.12.设以原来磁感线穿过的方向为正方向，则从另一面穿过的方向为负方向，将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以1|21|12；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以2|(2)1|12，故正确选项为C.二、感应电流产生的条件1.实验：探究感应电流产生的条件(1)如图6所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中_电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中_电流产生.(均填“有”或“无”)图6(2)如图7所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中_电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中_电流产生.(均填“有”或“无”)图7(3)如图8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_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_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_电流通过.(均填“有”或“无”)图8(4)归纳总结：实验一中：导体棒切割磁感线运动，回路面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流.实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流.实验三中：开关闭合、断开、滑动变阻器的滑动触头移动时，A线圈中电流变化，从而引起穿过B的磁通量变化，产生了感应电流.三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化.答案(1)有无(2)有无(3)有有无2.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，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化.3.区别与感应电流的产生与无关，只取决于的变化，即与有关.与的大小没有必然的联系.例3(多选)下图中能产生感应电流的是()答案BD解析A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流.学科素养本题通过分析四种情况是否有感应电流的产生，加深了学生对磁通量概念、磁通量的变化的理解，进一步掌握感应电流产生的两个条件：(1)闭合电路；(2)磁通量发生变化，二者缺一不可.通过这样的训练锻炼了学生的归纳思维能力，较好地体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.例4(2017温州中学高二上学期期中)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4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4D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.(产生感应电流条件的理解)(2017台州中学高二统考)关于感应电流，下列说法中正确的是()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.穿过某闭合线圈的磁通量为零时，线圈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：回路闭合、磁通量变化，即使某时刻穿过闭合电路的磁通量为0，但只要磁通量在变化，电路中就有感应电流，故选项A、B、C错误，D正确.2.(磁通量的理解)(多选)(2017菱湖中学高二上学期期中)如图9所示，面积大小为S的矩形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈可以绕垂直磁场方向的轴O1O2转动.下列说法中正确的是()图9A.当线圈在图示位置时，穿过线圈的磁通量大小BSB.当线圈从图示位置转过90时，穿过线圈的磁通量大小0C.当线圈从图示位置转过180的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小0D.当线圈从图示位置转过360的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小BS答案AB解析矩形线圈abcd垂直于磁场放置，则穿过矩形线圈的磁通量是1BS，故A正确；当线圈绕转轴转过90时，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量20，故B正确；当线圈从图示位置转过180，则穿过矩形线圈的磁通量是3BS，穿过线圈的磁通量的变化量大小2BS，故C错误；当线圈从图示位置转过360的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小0，故D错误.3.(磁通量的理解)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a、b的大小关系为()图10A.abB.a2B.1v2B.v1v2C.v1v2D.A、B、C选项都正确答案AB13.(多选)如图10所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是()图10A.先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针发生偏转B.S1、S2闭合后，再断开S2的瞬间，电流计指针发生偏转C.先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针发生偏转D.S1、S2闭合后，再断开S1的瞬间，电流计指针发生偏转答案AD解析先闭合S2，构成闭合电路，后闭合S1的瞬间，通过线圈A的电流增大，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，从而产生感应电流，则指针发生偏转，A正确；当S1、S2闭合稳定后，线圈B中没有磁通量的变化，因而线圈B中没有感应电流，再断开S2的瞬间，指针也不偏转，B错误；先闭合S1，后闭合S2的瞬间，穿过线圈B的磁通量没有变化，则不会产生感应电流，C错误；当S1、S2闭合后，再断开S1的瞬间，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，因而出现感应电流，D正确.二、非选择题14.如图11所示，矩形线圈的面积为0.2m2，放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30角，求：图1