《2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 1 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 2 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件學(xué)案 教科版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 1 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 2 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件學(xué)案 教科版選修3-2（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1．電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 2．感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1．知道與電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象相關(guān)的物理學(xué)史，體會(huì)人類探索自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神． 2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件． 3．會(huì)運(yùn)用感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件判斷是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(重點(diǎn)) 4．學(xué)會(huì)判斷磁通量是否會(huì)發(fā)生變化及是否產(chǎn)生感應(yīng)電流．(難點(diǎn)) [自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知] [知識(shí)梳理] 一、電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 1．丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)體能使小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，這種作用稱為電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間存在密切聯(lián)系． 2．英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即“磁生

2、電”現(xiàn)象，他把這種現(xiàn)象命名為電磁感應(yīng)．產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流． 二、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 1．探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(實(shí)驗(yàn)圖如圖1-1-1所示) 圖1-1-1 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無(wú)電流) 分析論證 導(dǎo)體棒靜止 無(wú) 閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生 導(dǎo)體棒平行 磁感線運(yùn)動(dòng) 無(wú) 導(dǎo)體棒切割 磁感線運(yùn)動(dòng) 有 2.探究通過(guò)閉合回路的磁場(chǎng)變化時(shí)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(實(shí)驗(yàn)圖如圖1-1-2所示) 圖1-1-2 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (線圈B中有無(wú)電流) 分析論證 開(kāi)關(guān)閉合瞬間 有 線圈B中磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈

3、B中有感應(yīng)電流；磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈B中無(wú)感應(yīng)電流 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間 有 開(kāi)關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng) 無(wú) 開(kāi)關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 有 3.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生． [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．思考判斷 (1)白熾燈泡就是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)明的． (×) (2)“磁生電”是一種在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能出現(xiàn)的現(xiàn)象． (√) (3)麥克斯韋建立了電磁場(chǎng)理論，并預(yù)言了電磁波的存在． (√) (4)線圈不閉合時(shí)，即使穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中也無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生． (√) (5)穿過(guò)電路的磁通

4、量發(fā)生變化，電路中一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流． (×) (6)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生． (√) 2．下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)的是(　　) A．小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng) C．因閉合線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電流 D．磁鐵吸引小磁針 C　[電磁感應(yīng)是指“磁生電”的現(xiàn)象，而小磁針和通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)反映了磁場(chǎng)力的性質(zhì)，所以A、B、D不屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，C屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象．] 3．如圖所示，矩形線框在磁場(chǎng)內(nèi)做的各種運(yùn)動(dòng)中，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622001】 A　　　　B　　　　　C　

5、　　　D B　[A中線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流；C、D中線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量總為零，故無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生；只有B中，當(dāng)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不斷變化，故有電流產(chǎn)生，故選B.] [合 作 探 究·攻 重 難] 磁通量的理解與計(jì)算 1．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的計(jì)算 (1)B與S垂直時(shí)，Φ＝BS. (2)B與S不垂直時(shí)，Φ＝B⊥S，B⊥為B垂直于線圈平面的分量．如圖1-1-3甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S.也可以Φ＝BS⊥，S⊥為線圈在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積，如圖1-1-3乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ. 甲　　　　　　　　　乙 圖1

6、-1-3 2．磁通量的變化 大致可分為以下幾種情況： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S發(fā)生變化．如圖1-1-4(a)所示． (2)有效面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化．如圖1-1-4(b)所示． (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和有效面積S都不變，它們之間的夾角發(fā)生變化．如圖1-1-4(c)所示． (a)　　　　　　　(b)　　　　　　　　(c) 圖1-1-4 　兩個(gè)圓環(huán)A、B如圖1-1-5所示放置，且圓環(huán)半徑RA>RB，一條形磁鐵的軸線過(guò)兩個(gè)圓環(huán)的圓心處，且與圓環(huán)平面垂直，則穿過(guò)A、B環(huán)的磁通量ΦA(chǔ)和ΦB的關(guān)系是(　　) 圖1-1-5 A．ΦA(chǔ)>ΦB　　　　　　　 B．ΦA(chǔ)＝

7、ΦB C．ΦA(chǔ)<ΦB D．無(wú)法確定 思路點(diǎn)撥：①磁通量可以形象地理解為穿過(guò)線圈的磁感線的條數(shù)．②若該線圈內(nèi)有磁感線穿進(jìn)和穿出兩種情況，可以把磁通量理解為穿過(guò)線圈的凈磁感線條數(shù)． C　[解題時(shí)要注意有兩個(gè)方向的磁感線穿過(guò)圓環(huán)，磁通量應(yīng)是抵消之后剩余的磁感線的條數(shù)．從上向下看，穿過(guò)圓環(huán)A、B的磁感線如圖所示，磁感線有進(jìn)有出，A、B環(huán)向外的磁感線條數(shù)一樣多，但A環(huán)向里的磁感線條數(shù)較多，抵消的條數(shù)多，凈剩條數(shù)少，所以ΦA(chǔ)<ΦB，C正確．] (1)磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分. (2)在所研究的閉合電路內(nèi)有磁感線穿進(jìn)和穿出兩種情況時(shí)，若規(guī)定穿進(jìn)的磁通量為正，則穿出的磁通量為負(fù).

8、 [針對(duì)訓(xùn)練] 1．(多選)彼此絕緣、相互交叉的兩根通電直導(dǎo)線與閉合線圈共面，圖中穿過(guò)線圈的磁通量可能為零的是(　　) AD　[要使線圈中的磁通量為零，必須滿足兩根通電直導(dǎo)線關(guān)于線圈的中心軸線對(duì)稱，并且兩根通電直導(dǎo)線在線圈中磁場(chǎng)方向相反，故A、D正確．] 2．如圖1-1-6所示，有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，B＝0.8 T，磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈A、B、C，圓心均處于O處，線圈A的半徑為1 cm,10匝；線圈B的半徑為2 cm,1匝；線圈C的半徑為0.5 cm,1匝．問(wèn)： 圖1-1-6 (1)在B減為0.4 T的過(guò)程中，線圈A和

9、線圈B中的磁通量變化了多少？ (2)在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)90°角的過(guò)程中，線圈C中的磁通量變化了多少？轉(zhuǎn)過(guò)180°角呢？ 【解析】　(1)A、B線圈中的磁通量始終一樣，故它們的變化量也一樣． ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝－1.256×10－4 Wb 即A、B線圈中的磁通量都減少1.256×10－4 Wb (2)對(duì)線圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb 當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，Φ2＝0， 故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb＝－6.28×10－5 Wb 即線圈C的磁通量減少了6.28×10－5 Wb 當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，磁感線從另一側(cè)穿過(guò)線圈，若取Φ1為正，則Φ3為負(fù)，有

10、Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb.即線圈C的磁通量減少了1.256×10－4 Wb. 【答案】　(1)A、B線圈的磁通量均減少了1.256×10－4 Wb (2)減少了6.28×10－5 Wb　減少了1.256×10－4 Wb 感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解及應(yīng)用 1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 (1)電路必須是閉合電路． (2)穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化． 2．對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的理解 (1)不論用什么方法，只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生． (2)在閉合電路中有磁通量但不變化，即使磁場(chǎng)很強(qiáng)，磁通量很大，也

11、不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流． (3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可以歸納為兩個(gè)：一個(gè)是電路本身的屬性，即電路必須是閉合的；另一個(gè)是穿過(guò)電路的磁通量必須發(fā)生變化． 　(多選)如圖1-1-7所示，矩形線框abcd由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，則線框的運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)該是 (　　) 圖1-1-7 A．向右平動(dòng)(ad邊還沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)) B．向上平動(dòng)(ab邊還沒(méi)有離開(kāi)磁場(chǎng)) C．以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(ad邊還沒(méi)有轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)) D．以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)角不超過(guò)90°) 思路點(diǎn)撥：①產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化．②判斷線框做各種運(yùn)動(dòng)時(shí)穿過(guò)線框的磁通量是否發(fā)生變化． AD　[選項(xiàng)A和D所

12、描述的情況，線框在磁場(chǎng)中的有效面積S均發(fā)生變化(A情況下S增大，D情況下S減小)，穿過(guò)線框的磁通量均改變，由產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件知線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．而選項(xiàng)B、C所描述的情況中，穿過(guò)線框中的磁通量均不改變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．] 判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的技巧 (1)電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件，二者缺一不可． (2)磁通量發(fā)生變化，其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”上，磁通量很大若沒(méi)有變化也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁通量雖然是零，但是變化的，仍然可以產(chǎn)生感應(yīng)電流． (3)磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)，磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響． (4)磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受線圈匝數(shù)的影

13、響．用公式求Φ、ΔΦ時(shí)，不必考慮線圈匝數(shù)n. [針對(duì)訓(xùn)練] 3．(多選)在下列選項(xiàng)中，用導(dǎo)線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622002】 CD　[利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其磁感線是一些以直導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的無(wú)數(shù)組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導(dǎo)線，且直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布情況是靠近直導(dǎo)線處磁場(chǎng)強(qiáng)，遠(yuǎn)離直導(dǎo)線處磁場(chǎng)弱．所以，A中穿過(guò)圓形線圈的磁場(chǎng)如圖甲所示，其有效磁通量為ΦA(chǔ)＝Φ出－Φ進(jìn)＝0，且始終為0，即使切斷導(dǎo)線中的電流，ΦA(chǔ)也始終為

14、0，A中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流；B中線圈平面與磁場(chǎng)平行，穿過(guò)B的磁通量也始終為0，B中也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流；C中穿過(guò)線圈的磁通量如圖乙所示，Φ進(jìn)>Φ出，即ΦC≠0，當(dāng)切斷導(dǎo)線中電流后，穿過(guò)線圈的磁通量ΦC減小為0，所以C中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；D中線圈的磁通量ΦD不為0，當(dāng)電流切斷后，ΦD最終也減小為0，所以D中也有感應(yīng)電流產(chǎn)生．] 4．(多選)如圖1-1-8所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)組成閉合電路，在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)A，下列各種情況中銅環(huán)A中有感應(yīng)電流的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622003】 圖1-1-8 A．線圈中通以恒定的電流 B．通電過(guò)程中，使變

15、阻器的滑片P做勻速移動(dòng) C．通電過(guò)程中，使變阻器的滑片P做加速移動(dòng) D．將開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)的瞬間 BCD　[線圈中通以恒定的電流，銅環(huán)A中磁通量不變，銅環(huán)A中沒(méi)有感應(yīng)電流，A錯(cuò)；變阻器的滑片P做勻速、加速移動(dòng)時(shí)，線圈中電流變化，銅環(huán)A中磁通量發(fā)生變化，銅環(huán)A中有感應(yīng)電流，B、C對(duì)；將開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)的瞬間，線圈中電流變?yōu)榱?，銅環(huán)A中磁通量發(fā)生變化，銅環(huán)A中有感應(yīng)電流，D對(duì)．] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基] 1．六根絕緣的導(dǎo)線，在同一平面內(nèi)組成四個(gè)相同的正方形，導(dǎo)線中通以大小相等的電流，方向如圖1-1-9所示．在這四個(gè)正方形區(qū)域中，指向紙面向里且合磁通量最大的區(qū)域是(　　) 圖1-1-

16、9 A．Ⅰ　　　　　　　　 B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ A　[由于是直線電流的磁場(chǎng)，六支電流在每個(gè)區(qū)域都有磁感線的分布，只有逐一分析六支電流在每個(gè)區(qū)域的合磁通量，才能進(jìn)行比較。假設(shè)每支電流的磁感線穿過(guò)相鄰區(qū)域的有2條，穿過(guò)較遠(yuǎn)區(qū)域的有1條，這樣可以作出穿過(guò)各區(qū)域的磁感線分布圖，如圖所示，分析可知選項(xiàng)A正確．] 2．(多選)如圖1-1-10所示，有一金屬環(huán)和一條形磁鐵，下列哪些過(guò)程環(huán)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 (　　) 圖1-1-10 A．環(huán)不動(dòng)，將磁鐵插入環(huán)中 B．環(huán)不動(dòng)，將磁鐵從環(huán)中拔出 C．磁鐵不動(dòng)，將環(huán)套入磁鐵 D．磁鐵在環(huán)中與環(huán)保持相對(duì)靜止并一起向下運(yùn)動(dòng) ABC　[環(huán)不動(dòng)

17、，將磁鐵插入環(huán)中，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流；環(huán)不動(dòng)，將磁鐵從環(huán)中拔出時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流；磁鐵不動(dòng)，將環(huán)套入磁鐵時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流；把磁鐵在環(huán)中與環(huán)保持相對(duì)靜止并一起向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選A、B、C.] 3．(多選)下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D BD　[根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：A選項(xiàng)中，電路沒(méi)有閉合，無(wú)感應(yīng)電流；B選項(xiàng)中，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；C選項(xiàng)中，穿過(guò)線圈的磁感線相互抵消，Φ恒為零，無(wú)感應(yīng)電流；D選項(xiàng)中，磁通

18、量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流．] 4．(多選)如圖1-1-11所示，開(kāi)始時(shí)矩形線框與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，且一半在磁場(chǎng)內(nèi)，一半在磁場(chǎng)外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中可行的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622004】 圖1-1-11 A．將線框向左拉出磁場(chǎng) B．以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) C．以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60°) D．以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60°) ABC　[將線框向左拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框的bc部分切割磁感線，或者說(shuō)穿過(guò)線框的磁通量減少，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線框的cd邊的右半段在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，或者說(shuō)穿過(guò)線框的磁通量在發(fā)生變化，所以線

19、框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60°)時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量在減小，所以在這個(gè)過(guò)程中線框內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．如果轉(zhuǎn)過(guò)的角度超過(guò)60°(60°～300°)，bc邊將進(jìn)入無(wú)磁場(chǎng)區(qū)，那么線框中將不產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)線框以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果轉(zhuǎn)動(dòng)的角度小于60°，則穿過(guò)線框的磁通量始終保持不變(其值為磁感應(yīng)強(qiáng)度與矩形線框面積的一半的乘積)．] 5．邊長(zhǎng)l＝10 cm的正方形線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線框平面間的夾角θ＝30°，如圖1-1-12所示．磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B＝(2＋3t) T，則第3 s內(nèi)穿過(guò)線框的磁通量的變化量ΔΦ為多少？ 圖1-1-12 【解析】　第3 s內(nèi)就是從2 s末到3 s末，所以2 s末的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝(2＋3×2) T＝8 T,3 s末的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2＝(2＋3×3) T＝11 T，則ΔΦ＝ΔBSsin θ＝(11－8)×0.12×sin 30° Wb＝1.5×10－2 Wb. 【答案】　1.5×10－2 Wb 9