13.3电磁感应现象及应用-2023-2024学年高二物理（人教版2019必修第三册）（原卷版）

第十三章电磁感应与电磁波初步第3节电磁感应现象及应用课程标准学习目标了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。1.知道什么是电磁感应现象.2.通过试验探究感应电流产生的条件.3.了解电磁感应现象的应用．（一）课前阅读：1．试验：探究感应电流产生的条件(1)试验一：如图所示，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”)(2)试验二：如图所示，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”)(3)试验三：如图所示，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始终闭合，当转变滑动变阻器的阻值时，电流表中电流通过；而开关S始终闭合，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”)(4)归纳总结：试验一：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．试验二：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．试验三：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．三个试验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化．（二）基础梳理一、划时代的发觉1．“电生磁”的发觉：1820年，发觉了电流的磁效应．2．“磁生电”的发觉1831年，发觉了电磁感应现象．3．电磁感应：法拉第把他发觉的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作．【拓展补充】如图所示，条形磁体A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表G的指针(选填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁体A在线圈B中保持不动，电流表G的指针(选填“不偏转”或“偏转”)．二、产生感应电流的条件1．试验：探究感应电流产生的条件探究一：如图甲试验中，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．【即学即练】推断下列说法的正误.(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)穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈内部就肯定有感应电流产生．()(3)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流．()(4)不论电路是否闭合，只要电路中磁通量发生变化，电路中就有感应电流．()三、电磁感应现象的应用生产、生活中广泛使用的变压器、等都是依据电磁感应制造的．【拓展补充】法拉第用过的线圈法拉第对科学的宠爱以及对科学争辩持之以恒、坚韧不拔的态度是他获得巨大成就的重要缘由之一。磁通量的变化磁通量的变化大致可分为以下几种状况：(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．【典例精析】例1．如图所示，在条形磁体外面套着一圆环，当圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，圆环所在处的磁感应强度和穿过圆环的磁通量变化的状况是()A．磁感应强度和磁通量都渐渐增大B．磁感应强度和磁通量都渐渐减小C．磁感应强度先减弱后增加，磁通量先增大后减小D．磁感应强度先增加后减弱，磁通量先减小后增大例2．如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框渐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()A．渐渐增大 B．渐渐减小C．保持不变 D．不能确定二、感应电流产生条件的理解不论什么状况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必定会产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路肯定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也肯定发生了变化．【典例精析】例3．(多选)如图所示，下列状况能产生感应电流的是()A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动B．如图乙所示，条形磁体插入或抽出线圈C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S始终闭合D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S始终闭合，转变滑动变阻器接入电路的阻值例4．(多选)下图中能产生感应电流的是()1．闭合回路面积S的变化引起磁通量的变化如图所示，导体做切割磁感线运动使面积发生变化而转变了穿过回路的磁通量。2．磁感应强度的变化引起磁通量的变化图甲是通过磁极的运动转变穿过回路的磁通量；图乙是通过转变原线圈中的电流从而转变磁场的强弱，进而转变穿过回路的磁通量。3．磁场和闭合线圈的夹角发生变化，从而引起磁通量发生变化如图所示，闭合线圈在匀强磁场中绕轴OO′转动的过程。试验1闭合电路的部分导体切割磁感线如图所示，导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观看电流表的指针，观看是否有感应电流产生。试验2向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出如图所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，或从线圈中抽出，或静止地放在线圈中。观看电流表的指针是否偏转。试验3模拟法拉第的试验如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。开关闭合瞬间；开关断开瞬间；开关闭合时，滑动变阻器滑片不动；开关闭合时，快速移动滑动变阻器的滑片。观看线圈B中是否有电流产生。结论不论用什么方法，不论何种缘由，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。一、单选题1．探雷器是探测地雷的仪器。手持探雷器的长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化的电流，假如地下埋着金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷，探测器就会报警。这种仪器的工作原理是利用（

）A．静电屏蔽 B．静电感应 C．电磁感应 D．电流的磁效应2．1820年丹麦物理学家奥斯特发觉了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。某爱好小组也做了类似试验，他们将一可自由转动的小磁针静置于水平桌面上，将另始终导线水平放置在靠近小磁针正上方的位置，忽视磁偏转角的影响，以下说法中正确的是（

）A．将导线沿南北方向放置并通入恒定电流，小磁针肯定会发生转动B．将导线沿东西方向放置并通入恒定电流，小磁针肯定会发生转动C．将导线沿南北方向放置并通入恒定电流，增大导线与小磁针之间的距离，小磁针转动的角度会随之增大D．把导线沿南北方向放置并通入恒定电流，增大电流，小磁针转动的角度会随之减小3．在科学争辩的道路上经常会消灭令人惋惜的圆满。例如，1825年瑞士年轻物理学家科拉顿一个人在争辩电磁现象时，试验装置如图所示，为避开磁铁的磁场对小磁针产生影响，他把试验装置放在两个房间，在右边房间里把磁铁反复插入线圈，然后跑到左边房间里观看，结果没有看到小磁针偏转。下列说法中正确的是（）A．该试验线圈中确定没有电流产生B．通电导线四周产生磁场的现象叫电磁感应现象C．科拉顿没看到小磁针偏转，是由于当他跑到另一个房间时，电磁感应过程已经结束D．科拉顿没看到小磁针偏转，是由于该试验中的磁铁磁性太弱4．如图所示，A中线圈有一小缺口，条形磁铁匀速穿过线圈；B中匀强磁场区域足够大，v1>v2；C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某始终径的正上方；D中闭合线圈在无限大匀强磁场中加速运动。其中能产生感应电流的是（）A． B．C． D．5．如图所示，在垂直于纸面对里的匀强磁场中（范围足够大），有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流（）A．向左平动 B．向右平动C．绕O1O2转动 D．向上或向下平动6．如图甲所示，单匝矩形线圈abcd垂直固定在匀强磁场中、规定垂直纸面对里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。以顺时针方向为电流正方向，以向右方向为安培力正方向，下列关于bc段导线中的感应电流i和受到的安培力F随时间变化的图像正确的是（）A． B．C． D．二、多选题7．试验装置如图所示，在铁芯F上围着两个线圈A、B。假如线圈A中的电流i和时间t的关系如下图所示，在这段时间内，A、B、C、D四种状况中，在线圈B中观看到感应电流的是（）A． B．C． D．8．如下各图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是（）A． B．C． D．9．下列各图所描述的物理情境中，能产生感应电流的是（）A．开关S闭合稳定后，线圈N中B．磁铁向铝环A靠近，铝环A中C．金属框从A向B运动，金属框中D．铜盘在磁场中按图示方向转动，电阻R中10．如图所示线圈abcd在足够大磁场区域ABCD中，下列哪种状况下线圈中有感应电流产生（）A．把线圈变成圆形（周长不变）B．使线圈在磁场中加速平移C．使磁场增加或减弱D．使线圈以过ab的直线为轴旋转11．某同学做观看电磁感应现象的试验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的试验电路，闭合开关，下列说法正确的是（）A．线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流B．线圈A从线圈B中拔出过程中，有感应电流C．线圈A停在线圈B中，有感应电流D．线圈A拔出线圈B的过程中，无感应电流12．某学校操场上有如图所示