人教版选修32 第四章 1、2 划时代的发现 探究感应电流的产生条件 学案.docx

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bs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：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：21.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，bs.(2)b与s不垂直时，bs，b为b垂直于线圈平面的分量如图5甲所示，bs(bsin )s.也可以为bs，s为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示bsbscos .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，b0.8 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1.256104 wb(2)减少了6.28105 wb减少了1.256104 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(b2b) r21.256104 wb即a、b线圈中的磁通量都减少1.256104 wb(2)对线圈c，1br26.28105 wb当转过90时，20，故12106.28105 wb6.28105 wb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2312br21.256104 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，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a、b的大小关系为()图10aabba2 b1v2 bv12 b12c12. 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1|21|12；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2|(2)1|12(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，线圈与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈与电流计相连，线圈与线圈绕在同一个铁芯上，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)开关闭合时线圈中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈的磁通量也从无到有，线圈中产生感应电流，电流计有示数(2)开关闭合稳定后，线圈中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈中虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈中无感应电流产生，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，线圈中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈的磁通量也发生变化，线圈中有感应电流产生，电流计有示数(4)开关断开瞬间，线圈中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈的磁通量也从有到无，线圈中有感应电流产生，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：_；_；_.