高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步3.电磁感应现象及应用学案新人教版必修第三册

3.电磁感应现象及应用新课程标准核心素养目标1.通过实验，了解电磁感应现象2．了解产生感应电流的条件3．知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响物理观念知道什么是电磁感应现象科学思维理解从电生磁到磁生电的科学探究方法科学探究通过实验探究产生感应电流的条件，了解电磁感应现象在生产、生活中的应用科学态度与责任通过探究产生感应电流的条件，体验由实验发现规律的乐趣，养成探究物理规律的良好习惯必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、划时代的发现1.“电生磁”的发现1820年，丹麦物理学家________发现了电流的磁效应．2．“磁生电”的发现1831年，英国物理学家________发现了电磁感应现象．3．电磁感应：法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作________．二、产生感应电流的条件1．实验：探究感应电流产生的条件探究一：如图甲实验中，让导体棒在磁场中保持相对静止时或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合回路中都________电流，当导体ab做____________运动时，闭合回路中有电流产生．探究二：如图乙，当线圈A的电流不变时，线圈B所在的回路中________电流产生；当线圈A的电流________时，线圈B所在回路中就有了电流．2．产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的________________时，闭合导体回路中就产生感应电流．三、电磁感应现象的应用(1)________是根据电磁感应原理制造的，它开辟了人类社会的电气化时代．(2)生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据________制造的．[情境思考]如图所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其所围面积增大，则金属导线中是否有感应电流？提示：当拉大弹簧所围面积时，磁铁内部的磁场的磁通量不变，而磁铁外部的磁场的磁通量却增大，故所围面积的磁通量减小，回路中有感应电流．【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)有电流即产生磁场．()(2)有磁场即产生电流．()(3)静止的电荷周围也能产生磁场．()(4)穿过闭合回路的磁通量发生变化，一定产生感应电流．()(5)有变化的磁场即产生电流．()(6)闭合回路中有部分导体做切割磁感线运动即产生电流．()关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一磁通量的变化探究总结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(a)所示．(2)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和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．典例示范例1[2022·吉林联考]如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量()A．是增加的B．是减少的C．先增加，后减少D．先减少，后增加针对训练1如图所示为通电长直导线的磁感线分布图，等面积线圈S1、S2与导线处于同一平面，关于通过线圈S1、S2的磁通量Φ1、Φ2，下列分析正确的是()A．Φ1>Φ2B．Φ1<Φ2C．Φ1＝Φ2≠0D．Φ1＝Φ2＝0针对训练2如图甲所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量；如图乙所示，两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径．一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量大小为ΦA与ΦB，则有()A．Φ1>Φ2ΦA>ΦBB．Φ1＝Φ2ΦA<ΦBC．Φ1<Φ2ΦA＝ΦBD．无法比较探究点二产生感应电流的条件导学探究(1)实验一：如图1所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中________电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中________电流产生．(均选填“有”或“无”)图1(2)实验二：如图2所示，当条形磁体插入或拔出线圈时，线圈中________电流产生，但条形磁体在线圈中静止不动时，线圈中________电流产生．(均选填“有”或“无”)图2(3)实验三：如图3所示，将小线圈A插入大线圈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S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．(均选填“有”或“无”)图3探究总结1.感应电流产生的条件实验一中：导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流．实验二中：磁体插入或拔出线圈时，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、断开或滑动变阻器的滑动触头移动时，小线圈A中电流变化，从而引起穿过大线圈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．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，就必然会产生感应电流；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．典例示范例2金属线框在下列四种情况中能产生感应电流的是()思维方法判断有无感应电流的步骤针对训练3如图中金属圆环均带有绝缘外皮，A项中直导线与圆环在同一平面内，B项中直导线与环面垂直，C项中直导线在圆环水平直径正上方且与直径平行，D项中直导线与圆环接触且与圆环直径重合，当电流增大时，环中有感应电流的是()针对训练4如图所示的实验装置中，用于研究电磁感应现象的是()课堂检测·素养达标——突出创新性素养达标1．如图所示，在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环，穿过A环的磁通量ΦA与穿过B环的磁通量ΦB相比较，则()A．ΦA>ΦBB．ΦA<ΦBC．ΦA＝ΦBD．不能确定2．如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是()A．螺线管中不会产生感应电流B．螺线管中会产生感应电流C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流3．(多选)在如图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是()4．探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示．(1)本实验中，我们通过观察________________________来判断电路中是否有感应电流；(2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要________________________，通过比较图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动；(3)若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路中________(选填“有”或“无”)感应电流．3．电磁感应现象及应用必备知识·自主学习一、1．奥斯特2．法拉第3．感应电流二、1．没有切割磁感线没有变化2．磁通量发生变化三、发电机电磁感应思考辨析答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√关键能力·合作探究探究点一【例1】【解析】要知道线圈在下落过程中磁通量的变化情况，就必须知道条形磁铁在磁极附近磁感线的分布情况，条形磁铁在N极附近的分布情况如图所示，由图可知线圈中的磁通量是先减少，后增加．故选项D正确．【答案】D针对训练1解析：直导线周围的磁感应强度随距离的增大而减小，S1处的磁感应强度大于S2处的磁感应强度，故Φ1>Φ2.答案：A针对训练2解析：对于图甲，圆环1内有磁场，圆环1以外与圆环2以内构成的部分没有磁场，所以穿过圆环1和圆环2的磁通量大小是相等的，即Φ1＝Φ2.对于图乙，根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下．由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，圆环B的面积小，抵消较少，则磁通量较大，所以ΦB>ΦA.答案：B探究点二提示：(1)有无(2)有无(3)有有无【例2】【解析】A错：保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中平行于磁场运动，磁通量一直为零，磁通量不变，没有感应电流产生．B错：线框和通电长直导线都在竖直平面内，线框以直导线为轴转动，磁通量不变，没有感应电流产生．C错：线框从图示位置开始以cd边为轴转动，转动角度小于60°，磁通量没有发生变化，没有感应电流产生．D对：条形磁铁竖直向下穿过水平放置的线框的过程中，穿过线框的磁通量先增加后减少，磁通量发生了变化，所以能产生感应电流．【答案】D针对训练3解析：图A中电流变化，线圈中磁通量变化，线圈中有感应电流，故A正确；图B中线圈平面与电流产生的磁感线平行，因此回路中磁通量始终为零，没有感应电流，故B错误；图C、D中线圈回路中磁通量均为零，故都没有感应电流，故C、D错误．答案：A针对训练4解析：A错：用来探究影响磁场力大小的因素的实验．B对：研究电磁感应现象的实验，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时是否会产生感应电流．C错：用来探究磁场力的方向与哪些因素有关的实验．D错：奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场．答案：B课堂检测·素养达标1．解析：本题考查磁通量的概念．Φ＝Φ内－Φ外，分别画出穿过A、B环的磁感线分布如图所示，磁铁内的磁感线条数与其外部磁感线条数相等．通过A、B环的磁感线条数应该这样粗略计算，用磁铁内的磁感线总条数减去磁铁外每个环中的磁感线条数(因为磁铁内、外磁感线的方向相反)．很明显，磁铁外部的磁感线通过B环的条数比A环的多，故B环中剩下的磁感线条数比A环中剩下的磁感线条数少，所以ΦA>ΦB.故A正确，B、C、D都错误．答案：A2．解析：条形磁铁以速度v向螺线管靠近时，穿过螺线管的磁通量会增大，螺线管中有感应电流产生．答案：B3．解析：A错：线圈平面与磁感线平行，无感应电流产生．B错：随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变．C对：图示状态，Φ＝0，转过90°时，Φ＝BS，因此产生感应电流．D对：螺线管内通入交变电流，电流大小、方向都在变，因此磁场强弱、方向也在变，所以穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流．答案：CD4．解析：(1)实验时，通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来确定电路中是否产生感应电流．(2)题图甲所示电路是闭合电路，灵敏电流计的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流；题图丙所示电路是断开的，灵敏电流计的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应