《电磁感应现象及应用》教案

PAGE1§13-3电磁感应现象及应用一、学习目标1.了解电磁感应现象发现的过程，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神，知道什么是电磁感应现象.2.通过实验，探究和理解感应电流的产生条件.3.了解电磁感应现象的应用，能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流．二、学习过程【问题探究】1825年，瑞士科学家科拉顿用实验探索如何产生感应电流。如图，他将“电流表”和线圈分别放在两个房间里，并用导线连成闭合回路。他用磁铁在线圈中插进或拔出进行实验时，并在两个房间之间跑来跑去，结果没有观察到感应电流。科拉顿看不到实验现象的原因是___________。后来由科学家______发现了电磁感应现象。【答案】在磁铁插进或拔出线圈的过程中，磁通量发生变化，闭合回路中会产生电流，但等科拉顿跑到电流计面前时，磁通量已不再变化，因此没有观察到感应电流法拉第【知识点1】划时代的发现1．“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．2．“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第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，产生的电流叫作感应电流．例题1、在电磁学的发展过程中，许多物理学家做出了贡献，以下说法正确的是（）A．奥斯特认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了著名的洛伦兹力公式B．法拉第通过实验总结出了电磁感应规律，并制造了世界上第一台手摇发电机C．安培通过实验发现了通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系D．欧姆在前人工作的基础上通过实验研究总结出了电流通过导体时产生的热量跟电流的关系——焦耳定律【答案】B【详解】A．洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了著名的洛伦兹力公式。故A错误；B．法拉第通过实验总结出了电磁感应规律，并制造了世界上第一台手摇发电机。故B正确；C．奥斯特通过实验发现了通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系。故C错误；D．焦耳在前人工作的基础上通过实验研究总结出了电流通过导体时产生的热量跟电流的关系——焦耳定律。故D错误。例题2、如图所示的实验示意图中，用于探究“磁生电”的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】A．A图实验是探究电磁感应实验，故A正确；B．由B图示实验可知，该实验是研究通电导线在磁场中受力情况实验，故B错误；C．由C图示实验可知，该实验是直流电动机的模型实验，故C错误；D．由D图示实验可知，该实验是奥斯特实验，反应了通电导线周围存在磁场，故D错误；【知识点2】实验：探究感应电流产生的条件（一）实验原理1.由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向。2.通过实验，观察分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。（二）实验器材条形磁体，螺线管，灵敏电流计，导线若干，干电池，滑动变阻器，开关，电池盒。（三）进行实验1.探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系。实验电路如图1甲、乙所示：结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏。（指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的）2.探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向（1）按图2连接电路，明确螺线管的绕线方向。（2）按照控制变量的方法分别进行N极（S极）向下插入线圈和N极（S极）向下时抽出线圈的实验。（3）观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况，并将结果填入表格。甲乙丙丁条形磁体运动的情况N极向下插入线圈S极向下插入线圈N极朝下时拔出线圈S极朝下时拔出线圈原磁场方向（“向上”或“向下”）穿过线圈的磁通量变化情况（“增加”或“减少”）感应电流的方向（在螺线管上方俯视）逆时针顺时针顺时针逆时针感应电流的磁场方向（“向上”或“向下”）原磁场与感应电流磁场方向的关系（4）整理器材。（四）实验结果分析根据上表记录，得到下述结果：甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少。感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（五）注意事项1.确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。2.电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。3.实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。4.按照控制变量的思想进行实验。5.进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。（六）实验结论：产生感应电流的条件，当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流．例题3、某同学使用如图所示的器材研究“影响感应电流方向的因素”。（1）在图中用实线代替导线将实验器材连成实验电路______；（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将向______（填“左”或“右”）偏；②线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将向______（填“左”或“右”）偏；（3）在上述操作中，如果线圈B与灵敏电流计断开，则线圈B中________。A．因电路不闭合，无电磁感应现象B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势C．若已知线圈A和线圈B的绕向，不能用楞次定律判定线圈B两接线柱的电势高低D．若已知线圈A和线圈B的绕向，可以用楞次定律判定线圈B两接线柱的电势高低【答案】图见详解右左BD【详解】(1)[1]将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示。(2)[2]闭合电键，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将右偏转一下。[3]原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转一下。(3)[4]如果副线圈B与灵敏电流计断开，线圈中仍有磁通量的变化，仍会产生感应电动势，不会没有感应电流存在，但是可根据楞次定律来确定感应电流的方向，从而可以判断出感应电动势的方向。故BD正确；AC错误。例题4、如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，线圈A放在线圈B中，在闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转.下列说法中正确的是（）

A．闭合开关后，将线圈A从线圈B中抽出时，电流计指针向右偏转B．闭合开关后，滑片P向右滑动时，电流计指针向右偏转C．闭合开关后，线圈A、B保持不动，电流计指针一直向右偏转D．断开开关瞬间，电流计指针向右偏转【答案】B【详解】在闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转，说明穿过线圈的磁通量增加时电流计的指针向右偏转；A．闭合开关后，将线圈A从线圈B中抽出时，穿过线圈的磁通量减小，则电流计指针向左偏转，选项A错误；B．闭合开关后，滑片P向右滑动时，回路中电流变大，穿过线圈的磁通量变大，则电流计指针向右偏转，选项B正确；C．闭合开关后，线圈A、B保持不动，穿过线圈的磁通量不变，则电流计指针不偏转，选项C错误；D．断开开关瞬间，回路中电流变小，穿过线圈的磁通量变小，则电流计指针向左偏转，选项D错误；§13-3电磁感应现象及应用作业班级：学号：姓名：一、选择题1．管道髙频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接，焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（）A．奥斯特 B．安培 C．法拉第 D．库仑【答案】C【详解】根据题意，焊接过程所利用的是变化的磁场在线圈中产生变化的电流，再利用电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接，属于电磁感应现象，是由法拉第发现的。故选C。2．下列说法中正确的有（）A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中一定会产生感应电流C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，闭合电路中一定会产生感应电流D．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【答案】B【详解】A．若闭合回路中磁通量没有变化，则闭合回路中没有感应电流，故A错误；B．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中一定会产生感应电流，故B正确；C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，磁通量不一定发生变化，电路中不一定会产生感应电流，故C错误；D．没有说螺线管是闭合回路，所以螺线管内部不一定由感应电流，故D错误。故选B。3．如图所示，一根直导线穿过圆环a的对称轴和圆环b的中心轴线，三者相互绝缘，当导线中的电流突然增大时，下列说法中正确的是（）A．两环都产生感应电流 B．a环产生感应电流，b环无感应电流C．两环都无感应电流 D．b环产生感应电流，a环无感应电流【答案】C【详解】产生感应电流的条件是闭合线圈内的磁通量发生变化，而a、b圆环中的磁通量始终为零，因此当导线中电流增大时，a、b圆环中磁通量没有变化，所以两环中没有感应电流产生。故选C。4．如图所示，一个闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并由静止释放，圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，磁场方向垂直于圆环所在平面向里，若不计空气阻力，则（）A．圆环向右穿过磁场后，还能摆到释放位置B．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大C．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流D．圆环最终将静止在平衡位置【答案】C【详解】AC．当圆环进、出磁场时，由于圆环内的磁通量发生变化，所以有感应电流产生，同时金属圆环本身有电阻，部分机械能会转化成热量而损失，因此圆环不会摆到释放位置，A错误，C正确；BD．随着圆环进、出磁场，其机械能逐渐减少，圆环摆动的幅度越来越小，当圆环只在匀强磁场中摆动时，圆环内无磁通量的变化，无感应电流产生，圆环将在A、B间来回摆动，BD错误。故选C。5．如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器组成一个回路，B线圈与开关、电流表G组成另一个回路。通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。关于该实验下列说法正确的是（）A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流C．闭合开关S后，在增大电阻的过程中，电流表G中有的感应电流D．闭合开关S后，在增大电阻的过程中，电流表G中有的感应电流【答案】D【详解】AB．闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流。故AB错误；CD．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流减小，则通过线圈B的磁通量减小了，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可得：电流表G中有b→a的感应电流，故C错误，D正确。故选D。6．图中能产生感应电流的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】A．图中没有形成闭合回路，故没有感应电流产生，故A错误；B．磁感应强度不变，由于运动的两个导体棒围成的面积增大，由公式Φ=BS可知磁通量变化，两导体棒与导轨形成闭合回路，所以可以产生感应电流，故B正确；C．导线前，磁感应强度方向向下，导线后，磁感应强度方向向上，由对称性可知，整个线圈的磁通量为零，磁通量不随电流的增大而改变，故没有感应电流产生，故C错误；D．线圈向前移动，线圈有效面积不变，磁感应强度不变，故磁通量不变，不会产生感应电流，故D错误。故选B。7．如图所示有三种实验装置，下列选项中能使装置产生感应电流的操作是（）A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动B．乙图中，使条形磁铁在线圈中保持不动C．乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动【答案】C【详解】A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，不切割磁感线，不会产生感应电流，选项A错误；B．乙图中，使条形磁铁在线圈中保持不动，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项B错误；C．乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈，穿过线圈的磁通量变化，则会产生感应电流，选项C正确；D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动，则穿过B的磁通量不变，不会产生感应电流，选项D错误。故选C。8．图示中，正方形闭合线圈始终在匀强磁场中运动，线圈中能产生感应电流的是（）A．水平方向匀速运动 B．水平方向匀速运动C．绕轴转动 D．绕轴转动【答案】D【详解】AB．当线圈在水平方向做匀速运动时，穿过线圈的磁通量不变，不会有感应电流产生，选项AB错误；C．线圈绕轴OO'转动时，穿过线圈的磁通量不变，不会有感应电流产生，选项C错误；D．线圈绕轴OO'转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，会有感应电流产生，选项D正确；故选D。9．穿过闭合回路的磁通量Φ与时间t关系的图象分别如图所示，闭合回路中不能产生感应电流的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】根据感应电流产生的条件，闭合回路的磁通量发生变化。ACD的磁通量都发生了变化，都能产生感应电流，B的磁通量不变，不能产生感应电流。B正确，ACD错误。故选B。10．下列装置中是利用电磁感应原理工作的是（）A．电动机 B．话筒C．电磁继电器 D．扬声器【答案】B【详解】电磁感应过程就是“磁生电”的过程。A．电动机是通电导线在磁场中受力过程，不是电磁感应现象，A错误；B．话筒就是通过线圈在磁场中振动，使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流现象，是电磁感应现象，B正确；C．电磁继电器是电流产生磁场，吸引铁片，不是电磁感应现象，C错误；D．扬声器是通电线圈在磁场中受力过程，不是电磁感应现象，D错误；故选B。二、非选择题11．科学家通过长期研究，发现了电和磁的联系，其中最重要的两项研究如图所示．（1）研究电磁感应现象的装置是__________（“甲”或“乙”）图，根据这一现象，制成了__________（“电动机”或“发电机”）．（2）研究通电导线在磁场中的受力情况现象的装置是__________（“甲”或“乙”）图，根据这一现象，制成了__________（“电动机”或“发电机”）．【答案】甲发电机乙电动机【解析】（1）甲图中导体棒与电流表相连，无供电装置，故为演示电磁感应的装置．由这一原理我们制出了发电机．（2）乙图中有电源供电，而无电流表，但能看到通电导线在磁场中的运动，故本实验是研究磁场对电流作用的装置，通过这一现象，我们制成了电动机．12．实验：探究感应电流产生的条件（1）实验一：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）实验二：如图所示，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。（均选填“有”或“无”）（3）实验三：如图所示，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”）【答案】有无有无有有无【详解】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、断开或滑动变阻器的滑动触头移动时，小螺线管A中电流变化，从而引起穿过大螺线管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13．如图所示，矩形异线框abcd位于竖直放置的通电长直导线附近，导线框和长直导线在同一竖直平面内，线框的ab和cd两边与长直导线平行。在下面的四种情况中，框内有无感应电流?为什么?（1）导线框竖直下落；（2）导线框沿垂直纸面方向向纸内平移；（3）导线框以ab边为向纸外转动；（4）导线框以长直导线为轴，整个柜面向纸外转动。【答案】（1）无，见解析；（2）有，见解析；（3）有，见解析；（4）无，见解析【详解】（1）导线框竖直下落，穿过线框的磁通量不变，无感应电流。（2）导线框沿垂直纸面方向向纸内平移，穿过线框的磁通量减少，有感应电流。（3）导线框以ab边为轴向纸外转动，穿过线框的磁通量减少，有感应电流。（4）导线框以长直导线为轴，整个框面向纸外转动，穿过线框的磁通量不变，无感应电流。14．某实验装置如图所示，在铁芯上绕着两个线圈和。如果线圈中电流与时间的关系有图所示的甲、乙、丙、丁四种情况，那么在这段时间内，哪种情况可以观察到线圈中有感应电流？【答案】图乙、丙和丁中都能使线圈B中产生感应电流。【详解】要在线圈B中产生感应电流，线圈A的电流要改变，从而使穿过B的磁通量变化；甲图中电流是恒定的，不可能激发出感应电流；图乙、丙和丁中的电流都是变化的，能使线圈B中产生感应电流。合格考达标练1.(山东潍坊期中)假设宇航员登月后,想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一个灵敏电流表和一个小线圈,则下列推断正确的是()A.直接将电流表放于月球表面,根据电流表有无示数来判断磁场的有无B.将电流表与线圈连成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,若电流表无示数,则可以判断月球表面无磁场C.将电流表与线圈连成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,若电流表有示数,则可以判断月球表面有磁场D.将电流表与线圈连成闭合回路,使线圈在某一平面内沿各个方向运动,若电流表无示数,则可以判断月球表面无磁场答案C解析A项中无闭合回路,由感应电流产生的条件可知,电流表无示数,A项错误;B项中,若线圈平面与磁场方向平行,线圈沿某一方向运动时月球上即使有磁场,线圈中的磁通量也始终不变化,不会产生感应电流,B项错误,同理D项错误;C项中,若线圈沿某一方向运动,电流表有示数,则可知发生了电磁感应,可判断月球表面有磁场,C项正确。2.关于产生感应电流的条件,下列说法正确的是()A.位于磁场中的闭合线圈,一定能产生感应电流B.闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流C.闭合线圈做切割磁感线运动,一定能产生感应电流D.穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,一定能产生感应电流答案D解析产生感应电流的条件是闭合线圈里面的磁通量发生变化,线圈位于磁场中,如果磁通量不发生变化,则一定没有感应电流产生,故A错误;线圈中是否有感应电流产生与线圈是否运动无关,要看其磁通量是否变化,故B错误;若回路中部分导体切割磁感线,有感应电流产生,若整个闭合线圈切割磁感线运动,其磁通量不发生变化,则无感应电流产生,故C错误;穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,即磁通量发生变化,一定有感应电流产生,故D正确。3.(天津六校期中联考)在下列各选项所示的条件下,线圈中能产生感应电流的是(图示位置线圈与图中磁感线在同一平面内)()答案B解析选项A中,由于线圈没有闭合,故线圈中不会产生感应电流,A错误;选项B中,当线圈以OO'为轴转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,有感应电流产生,B正确;选项C中,线圈所在位置的磁感线与线圈平行,线圈向下运动时穿过线圈的磁通量不变,故不会产生感应电流,C错误;选项D中,线圈转动过程中,线圈平面始终和磁感线平行,穿过线圈的磁通量不变,故不会产生感应电流,D错误。4.如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是()答案B解析选项A是用来探究影响安培力大小的因素的实验;选项B是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;选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验;选项D是奥斯特实验,证明通电导线周围存在磁场。等级考提升练5.(多选)磁带录音机应用了电磁感应现象,如图甲、乙所示分别是录音机的录、放原理图。由图可知,以下说法正确的是()A.录音机录音时利用了电