13.3 电磁感应现象及应用 学案-2022-2023学年高二物理上学期（人教版2019必修第三册）（含答案）

第3节电磁感应现象及应用学习目标1.理解什么是电磁感应现象。2.掌握感应电流产生的条件,会根据条件判断是否有感应电流产生。3.了解电磁感应现象在现实生活中的应用。自主预习一、划时代的发现[填空]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年发现了电磁感应现象,产生的电流叫作。

3.电磁感应现象发现的意义

二、产生感应电流的条件[填空]产生感应电流的条件

三、电磁感应现象的应用、、都是根据电磁感应制造的。

课堂探究[情境设问]产生感应电流需要满足什么样的条件?实验一:请同学们利用手中器材,让导体棒做切割磁感线运动,观察产生的感应电流。[情境设问]导体棒做切割磁感线运动时,是与磁场相关的哪个物理量发生了变化?实验二:如图所示,条形磁铁插入、停留、抽出螺线管中,观察螺线管中是否有电流产生。实验三:如图所示,线圈A通过变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端连到电流表上,把线圈A装在线圈B的里面,观察下面几种情况下线圈B中是否有电流产生。实验操作实验现象(线圈B中有无电流)开关闭合开关断开开关闭合时,滑动变阻器不动开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片[思考与讨论]总结实验观察到的现象,概括一下产生感应电流的条件。[例题展示]【例题】如图所示,通电直导线旁放有一闭合线圈abcd,请大家设计方法,使线圈abcd中能产生感应电流。[变式练习]如下图所示,矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,下述过程中使线圈产生感应电流的是()A.以bc为轴转动45° B.以ad为轴转动45°C.将线圈向下平移 D.将线圈向上平移课堂练习1.(多选)下列现象属于电磁感应现象的是()A.小磁针在通电导线附近发生偏转B.闭合回路的导体棒切割磁感线时,回路中有电流产生C.因闭合线圈在磁场中运动而产生电流D.磁铁吸引小磁针2.关于电磁感应现象,下列说法正确的是()A.闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生B.闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流C.穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流D.只要穿过电路的磁通量变化,电路中就有感应电流3.如图所示,一有限范围的匀强磁场宽度为d,若将一个边长为L的正方形线框以速度v匀速的通过磁场区域,已知d>L,则导线框在通过磁场区域的过程中无感应电流的时间为()A. B.C. D.4.(多选)下列电器中,应用到电磁感应现象的有()A.发电机 B.电动机 C.变压器 D.电磁炉核心素养专练5.发现电磁感应现象的科学家是()A.奥斯特 B.安培C.科拉顿 D.法拉第6.发电机利用水力、风力等动力推动线圈在磁场中转动,将机械能转化为电能。这种转化利用了()A.电流的热效应B.电磁感应原理C.电流的磁效应D.磁场对电流的作用原理7.如下图所示,线圈两端接在电流表上组成闭合电路。在下列情况中,电流计指针不发生偏转的是()A.线圈不动,磁铁插入线圈B.线圈不动,磁铁从线圈中拔出C.磁铁不动,线圈上、下移动D.磁铁插在线圈内不动8.(多选)如下图所示有一边长为L的正方形线框abcd,从某高度处自由下落,在其下方有一个宽度大于L的匀强磁场,下列过程中产生感应电流的是()A.线框进入磁场的过程B.线框全部进入磁场到开始出磁场的过程C.线框出磁场的过程D.运动的整个过程参考答案自主预习一、1.奥斯特2.法拉第感应电流3.电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加深入,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。二、穿过闭合回路的磁通量发生变化三、发电机变压器电磁炉课堂探究实验一:导体棒做切割磁感线运动时,是通过闭合回路的磁通量发生了变化。实验二:条形磁铁插入和抽出线圈时有感应电流产生,条形磁铁停留在线圈中时无感应电流产生。实验三:实验操作实验现象(线圈B中有无电流)开关闭合有开关断开有开关闭合时,滑动变阻器不动无续表实验操作实验现象(线圈B中有无电流)开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片有[思考与讨论]产生感应电流需要满足两个条件:(1)闭合回路,(2)磁通量发生变化。【例题】例题分析:本题具有较强的开放性,由学生自己设计方法产生感应电流,考查的知识点为产生感应电流的条件。例题解答:本题答案不唯一,只要能使穿过线圈abcd的磁通量发生变化即可,例如左右平移线圈、绕ab边转动线圈。[变式练习]B课堂练习1.BC2.C3.C4.ACD核心素养专练5.D6.B7.D8.AC学习目标1.理解什么是电磁感应现象。2.掌握感应电流产生的条件,会根据条件判断是否有感应电流产生。3.了解电磁感应现象在现实生活中的应用。学习资源物理教材必修第三册学习方法通过自主学习、合作探究、互动展示完成本节课的学习。学习过程[课前复习]磁通量:1.物理意义

2.计算公式

[自主学习]阅读课本P114~P115有关法拉第发现电磁感应的内容,回答以下问题:(1)奥斯特发现电流的磁效应引发了怎样的思考?法拉第对此发现的观点是什么?(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗?法拉第面对失败是怎样做的?(3)法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,他发现电磁感应现象的具体过程是怎样的?(4)从法拉第探索电磁感应现象的历程中,你学到了什么?谈谈自己的体会。[合作探究]初中我们学过了闭合回路的部分导体做切割磁感线运动时会产生感应电流,同学们思考一下在导体棒做切割磁感线运动时是我们学过的哪一个物理量发生了变化?请结合已有知识,猜想一下产生感应电流的条件。

针对自己的猜想,现提供如下器材,请自己设计实验方案,验证猜想是否正确。器材:学生电源、开关、导线、线圈(两个大小不同)、滑动变阻器、电流表、条形磁铁。实验方案1:(画出电路图)本方案中如何操作可以引起磁通量的变化?本方案是否产生了感应电流?实验方案2:(画出电路图)本方案中如何操作可以引起磁通量的变化?本方案是否产生了感应电流?感应电流产生的条件:

[自主学习]阅读课本P116电磁感应现象的应用部分内容,写出电磁感应现象的应用实例。

[例题展示]【例题】如图所示,通电直导线旁放有一闭合线圈abcd,请大家设计方法,使线圈abcd中能产生感应电流。[变式练习]如下图所示,矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,下述过程中使线圈产生感应电流的是()A.以bc为轴转动45° B.以ad为轴转动45°C.将线圈向下平移 D.将线圈向上平移[课堂练习]1.(多选)下列现象属于电磁感应现象的是()A.小磁针在通电导线附近发生偏转B.闭合回路的导体棒切割磁感线时,回路中有电流产生C.因闭合线圈在磁场中运动而产生电流D.磁铁吸引小磁针2.关于电磁感应现象,下列说法正确的是()A.闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生B.闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流C.穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流D.只要穿过电路的磁通量变化,电路中就有感应电流3.如图所示,一有限范围的匀强磁场宽度为d,若将一个边长为L的正方形线框以速度v匀速的通过磁场区域,已知d>L,则导线框在通过磁场区域的过程中无感应电流的时间为()A. B. C. D.4.(多选)下列电器中,应用到电磁感应现象的有()A.发电机 B.电动机 C.变压器 D.电磁炉核心素养专练1.下列物理量属于标量的是()A.速度 B.加速度C.电流 D.电场强度2.关于电场强度和磁感应强度,下列说法正确的是()A.由真空中点电荷的电场强度公式E=知,当r→0时,其电场强度趋近于无穷大B.电场强度的定义式E=适用于任何电场C.由公式B=知,一小段通电导体在某处不受磁场力,说明此处一定无磁场D.磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向3.关于产生感应电流的条件,以下说法正确的是()A.闭合电路的导体在磁场中运动,闭合电路中就一定有感应电流产生B.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,闭合电路中一定有感应电流产生C.穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间,闭合电路中一定没有感应电流产生D.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参考答案课前复习(1)物理意义:表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。用字母符号Φ表示。(2)计算公式:Φ=BS,式中B为匀强磁场的磁感应强度,S为有磁感线穿过且与B垂直的有效面积。自主学习1.奥斯特发现电流的磁效应,震动了整个科学界,引发了人们对于“磁生电”的思考。法拉第坚信磁与电之间应该存在这种“感应”。2.法拉第的研究并非一帆风顺,经历一次次失败仍坚持研究。3.1831年,法拉第把两个线圈绕在一个铁环上,一个线圈接电源,另一个线圈接“电流表”。当给一个线圈通电或断电的瞬间,在另一个线圈上出现了电流。法拉第从中领悟到,“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应。他把这些现象定名为电磁感应,产生的电流叫作感应电流。4.不畏艰辛,不惧失败的科学探索精神。合作探究磁通量猜想:闭合回路的磁通量发生变化设计方案能使电路中的磁通量发生变化并产生感应电流即可。条件:1.闭合回路2.闭合回路的磁通量发生变化自主学习电磁炉、发电机、变压器等【例题】例题分析:本题具有较强的开放性,由学生自己设计方法产生感应电流,考查的知识点为产生感应电流的条件。例题解答:本题答案不唯一,只要能使穿过线圈abcd的磁通量发生变化即可,例如左右平移线圈、绕ab边转动线圈。[变式练习]B课堂练习1.BC2.C3.C4.ACD核心素养专练1.C选项中四个物理量均既有大小,又有方向,其中电流适用代数运算法则,是标量,其余量适用