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

第十三章第3节电磁感应现象及应用【学习目标】1．了解电磁感应现象曲折的发现过程，学习法拉第坚持理想信念、不畏艰辛、勇于探索的科学精神。2．经历感应电流产生条件的探究活动，提高分析论证能力。3．通过模仿法拉第的实验，归纳得出产生感应电流的条件。学会通过现象分析归纳事物本质特征的科学思维方法，认识实验观察能力与逻辑思维能力在科学探究过程中的重要作用。4．了解电磁感应现象发现的重大历史意义和电磁感应现象的广泛应用，体会科学、技术对人类文明的推动作用。【知识梳理】一、划时代的发现1．电流的磁效应引起的思考：既然电流能够产生磁场，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？2．法拉第的探索：经历了长达10年的探索，经历了一次次失败，最终领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。3．电磁感应：由磁产生电的现象。4．感应电流：由电磁感应产生的电流。二、产生感应电流的条件1．探索感应电流产生的条件(1)实验一：实验操作线圈中是否有电流分析论证导体棒静止穿过线圈的磁场不变，线圈的面积发生变化时，线圈中产生感应电流导体棒平行磁感线运动导体棒切割磁感线运动(2)实验二：开关和变阻器的状态分析线圈B中是否有电流总结开关闭合瞬间线圈A的电流突然变大，则穿过线圈B的磁场突然变强线圈B的面积不变，穿过线圈B的磁场发生变化时，会产生感应电流开关断开瞬间线圈A的电流突然消失，则穿过线圈B的磁场突然变弱开关闭合时，滑动变阻器不动线圈A的电流不变，则穿过线圈B的磁场不变开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片线圈A的电流变化，则穿过线圈B的磁场变化2．产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的________发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。3．磁通量的变化(1_________发生变化；(2)_________发生变化；(3)磁场B与面积S的_____发生变化。三、电磁感应现象的应用1．最早的发电机：法拉第的圆盘发电机。2．电厂里的发电机、生产和生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。▲判一判(1)奥斯特发现了电磁感应现象。 ()(2)法拉第发现了电磁感应现象。 ()(3)法拉第完成了“由磁产生电”的设想。 ()(4)闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流。 ()(5)只要电路中磁通量发生变化，就有感应电流产生。 ()【学习过程】任务一：磁通量的变化[例1]如图所示，下列几种情况，试分析线圈中磁通量的变化情况。(1)甲图：矩形线圈在匀强磁场中上下运动；(2)乙图：矩形线圈在匀强磁场中左右运动；(3)丙图：矩形线圈在匀强磁场中绕轴转动；(4)丁图：弹簧线圈在磁场中收缩。[变式训练1-1]如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB。当CD竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将()A．逐渐增大 B．逐渐减小C．始终为0 D．不为0但保持不变[变式训练1-2]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[变式训练1-3]一个匝数为n、面积为S的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感应强度在时间t内由竖直向下从B1减少到零，再反向增加到B2，则线圈内的磁通量的变化量ΔΦ为()A．n(B2－B1)S B．n(B2＋B1)SC．(B2－B1)S D．(B2＋B1)S任务二：感应电流的产生[例2]线圈在长直导线电流的磁场中做如图所示的运动：A.向右平动，B.向下平动，C.绕轴转动(ad边向里)，D.从纸面向纸外做平动，E.向上平动(E线圈有个缺口)，判断线圈中有没有感应电流？ABCDE[变式训练2-1]如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P做加速移动D．将开关突然断开的瞬间[变式训练2-2]在如图所示的实验中，能在线圈中产生感应电流的情况是()A．磁铁静止在线圈上方B．磁铁静止在线圈右侧C．磁铁静止在线圈里面D．磁铁插入或抽出线圈的过程[变式训练2-3](多选)如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是()A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流当堂检测一、单选题1．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是（）A．丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，终于发现了电磁感应现象B．牛顿最先测出了引力常量C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D．安培总结出了定则，可用来判断通电导线周围磁场方向2．如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中通以恒定电流，下列运动中，闭合金属线框中有感应电流产生的是（）A．闭合金属线框向上平移B．闭合金属线框向右平移C．闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转D．闭合金属线框向下平移3．关于感应电流，下列说法正确的有（）A．只要穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就有感应电流产生B．穿过电路平面的磁通量发生变化时，电路内一定有感应电流产生C．线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流D．只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生4．下列现象中，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．通电线圈在磁场中转动C．闭合线圈在磁场中转动而产生电流 D．接通电路时，电磁铁吸引铁块5．如下图所示，一正方形闭合线圈在足够大的匀强磁场中运动，其中能产生感应电流的是（）A． B． C． D．6．如图是漏电保护器的部分电路图，由金属环，线圈，控制器组成，其工作原理是控制器探测到线圈中有电流时会把入户线断开，即称电路跳闸，下列有关漏电保护器的说法正确的是（）A．当接负载的电线中电流均匀变化时，绕在铁芯上的线圈中有稳定的电流B．当接负载的电线短路或电流超过额定值时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸C．只有当接负载的电线漏电时，绕在铁芯上的线圈中才会有电流通过D．当接负载的电线中电流不稳定时，漏电保护器会发出信号使电路跳闸7．如图所示，匀强磁场中有一圆形闭合线圈，线圈平面与磁感线平行，能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种（）A．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动B．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动C．线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转D．线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转8．在“探究感应电流产生的条件”实验中，使用了蓄电池、滑动变阻器、电键、线圈A和线圈B以及灵敏电流计等器材，如图所示。（1）用笔画线代替导线，将实验仪器连接成完整的实验电路_______；（2）写出实验中能产生感应电流的三种方法________、________、________．（3）在将软铁芯拔出线圈A的过程中，观察到灵敏电流计指针向右偏转，那么，闭合电键的瞬间，灵敏电流计将向_________（填写“左”或“右”）偏转。（4）实验得到的结论是_________________。9．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。（1）将图中所缺的导线补接完整。（_______）（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将原线圈迅速插人副线圈时，灵敏电流计指针将向___________偏转（选填“左”或“右"）；②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左