2019-2020年高中物理第一章電磁感應(yīng)第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象第二節(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件學(xué)案粵教版選修.doc

2019-2020年高中物理第一章電磁感應(yīng)第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象第二節(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件學(xué)案粵教版選修學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象及產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件.2.會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗.3.了解磁通量的定義及變化一、電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)學(xué)探究(1)在一次講演中，奧斯特在南北方向的導(dǎo)線下面放置了一枚小磁針，當(dāng)接通電源時小磁針為什么轉(zhuǎn)動？(2)法拉第把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上，一個線圈接到電源上，另一個線圈接入“電流表”，在給一個線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表，會看到什么現(xiàn)象？說明了什么？答案(1)電流的周圍產(chǎn)生磁場，小磁針受到磁場力的作用而轉(zhuǎn)動(2)電流表的指針發(fā)生擺動，說明另一個線圈中產(chǎn)生了電流知識梳理電流的磁效應(yīng)及電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：(1)丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)體能使小磁針轉(zhuǎn)動，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)英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即由磁生電的現(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)電流即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)若把導(dǎo)線東西放置，當(dāng)接通電源時，導(dǎo)線下面的小磁針一定會發(fā)生轉(zhuǎn)動()(2)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象()(3)小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象()(4)通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象是電流的磁效應(yīng)()答案(1)(2)(3)(4)二、磁通量及其變化導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，閉合導(dǎo)線框架的面積為S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B.圖1(1)分別求出BS(圖示位置)和BS(線框繞OO轉(zhuǎn)90)時，穿過閉合導(dǎo)線框架平面的磁通量(2)由圖示位置繞OO轉(zhuǎn)過60時，穿過框架平面的磁通量為多少？這個過程中磁通量變化了多少？答案(1)BS0(2)BS減少了BS知識梳理磁通量的定義及公式：(1)定義：閉合回路的面積與垂直穿過它的磁感應(yīng)強度的乘積叫做磁通量(2)公式：BS，其中的S應(yīng)為平面在垂直于磁場方向上的投影面積大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)(填“有”或“無”)21.即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)磁感應(yīng)強度越大，線圈面積越大，則磁通量越大()(2)穿過線圈的磁通量為零，但磁感應(yīng)強度不一定為零()(3)磁通量發(fā)生變化，一定是磁場發(fā)生變化引起的()(4)利用公式BS，可計算任何磁場中某個面的磁通量()答案(1)(2)(3)(4)三、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件導(dǎo)學(xué)探究1利用蹄形磁鐵的磁場如圖2所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線運動時，線路中有電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體AB順著磁感線運動時，線路中無電流產(chǎn)生(填“有”或“無”)圖22利用條形磁鐵的磁場如圖3所示，當(dāng)條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中有電流產(chǎn)生，當(dāng)條形磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中無電流產(chǎn)生(填“有”或“無”)圖33利用通電螺線管的磁場如圖4所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開時，電流表中有電流通過；若開關(guān)S一直閉合，當(dāng)改變滑動變阻器的阻值時，電流表中有電流通過；而開關(guān)一直閉合，滑動變阻器的滑動觸頭不動時，電流表中無電流通過(填“有”或“無”)圖4知識梳理產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：只要使穿過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)生即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生()(2)穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時，螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生()(3)穿過閉合線圈的磁通量變化時，線圈中有感應(yīng)電流()(4)閉合正方形線框在勻強磁場中垂直磁感線運動，必然產(chǎn)生感應(yīng)電流()答案(1)(2)(3)(4)一、磁通量的理解與計算1勻強磁場中磁通量的計算(1)B與S垂直時，BS.(2)B與S不垂直時，BS，B為B垂直于線圈平面的分量如圖5甲所示，BS(Bsin)S.也可以BS，S為線圈在垂直磁場方向上的投影面積，如圖乙所示，BSBScos.圖52磁通量的變化大致可分為以下幾種情況：(1)磁感應(yīng)強度B不變，有效面積S發(fā)生變化如圖6(a)所示(2)有效面積S不變，磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化如圖(b)所示(3)磁感應(yīng)強度B和有效面積S都不變，它們之間的夾角發(fā)生變化如圖(c)所示圖6例1如圖7所示，有一垂直紙面向里的勻強磁場，B0.8T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1cm.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1cm,10匝；線圈B的半徑為2cm,1匝；線圈C的半徑為0.5cm,1匝問：圖7(1)在B減為0.4T的過程中，線圈A和線圈B中的磁通量變化了多少？(2)在磁場轉(zhuǎn)過90角的過程中，線圈C中的磁通量變化了多少？轉(zhuǎn)過180角呢？答案(1)A、B線圈的磁通量均減少了1.256104Wb(2)減少了6.28105Wb減少了1.256104Wb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(B2B)r21.256104Wb即A、B線圈中的磁通量都減少了1.256104Wb(2)對線圈C，1Br26.28105Wb當(dāng)轉(zhuǎn)過90時，20，故12106.28105Wb6.28105Wb當(dāng)轉(zhuǎn)過180時，磁感線從另一側(cè)穿過線圈，若取1為正，則3為負(fù)，有3Br2，故2312Br21.256104Wb.1磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)2磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，其正、負(fù)分別表示與規(guī)定的穿入方向相同、相反針對訓(xùn)練1磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量，如圖8所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2，設(shè)先后兩次通過線框的磁通量變化分別為1和2，則()圖8A1>2B12C1<2D無法確定答案C二、感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解及應(yīng)用1感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個條件，就必然產(chǎn)生感應(yīng)電流；反之，只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么電路一定是閉合的，穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化2注意區(qū)別與：感應(yīng)電流的產(chǎn)生與無關(guān)，只取決于的變化，即與有關(guān)與的大小沒有必然的聯(lián)系例2如圖所示，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，閉合回路中會有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是()答案C解析利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場，其磁感線是一些以直導(dǎo)線為軸的無數(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)生的磁場分布情況是靠近直導(dǎo)線處磁場強，遠(yuǎn)離直導(dǎo)線處磁場弱所以，A中穿過圓形線圈的磁場如圖甲所示，其有效磁通量為A出進0，且始終為0，即使切斷導(dǎo)線中的電流，A也始終為0，A中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流B中線圈平面與導(dǎo)線的磁場平行，穿過B中線圈的磁通量也始終為0，B中也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示，進>出，即C0，當(dāng)切斷導(dǎo)線中電流后，經(jīng)過一定時間，穿過線圈的磁通量減小為0，所以C中有感應(yīng)電流產(chǎn)生D中線圈的磁通量如圖丙所示，切斷導(dǎo)線中的電流，D也始終為0，D中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流針對訓(xùn)練2(多選)如圖9所示裝置，在下列各種情況中，能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈A中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖9A開關(guān)S閉合的瞬間B開關(guān)S閉合后，電路中電流穩(wěn)定時C開關(guān)S閉合后，滑動變阻器觸頭滑動的瞬間D開關(guān)S斷開的瞬間答案ACD例3金屬矩形線圈abcd在勻強磁場中做如圖所示的運動，線圈中有感應(yīng)電流的是()答案A解析在選項B、C中，線圈中的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；選項D中磁通量始終最大，保持不變，也沒有感應(yīng)電流；選項A中，在線圈轉(zhuǎn)動過程中，磁通量做周期性變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確判斷部分導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流時應(yīng)注意：(1)導(dǎo)體是否將磁感線“割斷”，如果沒有“割斷”就不能說切割如例3中，A圖是真“切割”，B、C圖中沒有切斷，是假“切割”(2)是否僅是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動，如例3D圖中ad、bc邊都切割磁感線，由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去1在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中，能觀察到感應(yīng)電流的是()A將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化答案D解析電路閉合和穿過電路的磁通量發(fā)生變化，同時滿足這兩個條件，電路中才會產(chǎn)生感應(yīng)電流，本題中的A、B選項都不會使得電路中的磁通量發(fā)生變化，并不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，故都不正確C選項中磁鐵插入線圈時，雖有短暫電流產(chǎn)生，但未能及時觀察，C項錯誤在給線圈通電、斷電瞬間，會引起閉合電路磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此D項正確2.如圖10所示，a、b是兩個同平面、同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓環(huán)且與兩環(huán)平面垂直，則穿過兩圓環(huán)的磁通量a、b的大小關(guān)系為()圖10Aa>bBa<bCabD不能比較答案A解析條形磁鐵磁場的磁感線的分布特點是：磁鐵內(nèi)外磁感線的條數(shù)相同；磁鐵內(nèi)外磁感線的方向相反；磁鐵外部磁感線的分布是兩端密、中間疏兩個同心放置的同平面的金屬圓環(huán)與磁鐵垂直且磁鐵在中央時，通過其中一個圓環(huán)的磁感線的俯視圖如圖所示，穿過該圓環(huán)的磁通量進出，由于兩圓環(huán)面積SaSb，兩圓環(huán)的進相同，而出a出b，所以穿過兩圓環(huán)的有效磁通量ab，故A正確3(多選)下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()答案BD解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：A選項中，電路沒有閉合，無感應(yīng)電流；B選項中，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；C選項中，穿過線圈的磁感線相互抵消，恒為零，無感應(yīng)電流；D選項中，磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流4(多選)如圖11所示，開始時矩形線框與勻強磁場的方向垂直，且一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中可行的是()圖11A將線框向左拉出磁場B以ab邊為軸轉(zhuǎn)動C以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)D以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)答案ABC解析將線框向左拉出磁場的過程中，線框的bc部分切割磁感線，或者說穿過線框的磁通量減少，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)動時，線框的cd邊的右半段在做切割磁感線運動，或者說穿過線框的磁通量在發(fā)生變化，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流當(dāng)線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)時，穿過線框的磁通量在減小，所以在這個過程中線框內(nèi)會產(chǎn)生感應(yīng)電流如果轉(zhuǎn)過的角度超過60(60300)，bc邊將進入無磁場區(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)動時，如果轉(zhuǎn)動的角度小于60，則穿過線框的磁通量始終保持不變(其值為磁感應(yīng)強度與矩形線框面積的一半的乘積)一、選擇題(16題為單選題，710題為多選題)1許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展中做出了重要貢獻，下列表述中正確的是()A牛頓測出引力常數(shù)B法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象C安培提出了磁場對運動電荷的作用力公式D奧斯特總結(jié)并確認(rèn)了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用規(guī)律答案B2如圖所示實驗裝置中用于研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()答案B解析選項A是用來探究影響安培力大小因素的實驗裝置選項B是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置，觀察閉合線框在磁場中做切割磁感線運動時電流表是否會產(chǎn)生感應(yīng)電流選項C是用來探究安培力的方向與哪些因素有關(guān)的實驗裝置選項D是奧斯特實驗裝置，證明通電導(dǎo)線周圍存在磁場3.如圖1所示，大圓導(dǎo)線環(huán)A中通有電流，方向如圖中箭頭所示，另在導(dǎo)線環(huán)所在平面畫一個圓B，它的一半面積在A環(huán)內(nèi)，另一半面積在A環(huán)外，則穿過圓B的磁通量()圖1A為0B垂直紙面向里C垂直紙面向外D條件不足，無法判斷答案B解析因為通電導(dǎo)線環(huán)的磁場中心密集，外部稀疏，所以，穿過圓B的凈磁感線為垂直紙面向里4.如圖2所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑為r(rR)的范圍內(nèi)有勻強磁場，磁場方向垂直線圈平面，若磁感應(yīng)強度為B，則穿過線圈的磁通量為 ()圖2ABR2BBr2CnBR2DnBr2答案B解析由磁通量的定義式知BSBr2，故B正確5.如圖3所示，一矩形線框從abcd位置移到abcd位置的過程中，關(guān)于穿過線框的磁通量情況，下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動) ()圖3A一直增加B一直減少C先增加后減少D先增加，再減少到零，然后再增加，然后再減少答案D解析離導(dǎo)線越近，磁場越強，當(dāng)線框從左向右靠近導(dǎo)線的過程中，穿過線框的磁通量增大，當(dāng)線框跨在導(dǎo)線上向右運動時，磁通量減小，當(dāng)導(dǎo)線在線框正中央時，磁通量為零，從該位置向右，磁通量又增大，當(dāng)線框離開導(dǎo)線向右運動的過程中，磁通量又減?。还蔄、B、C錯誤，D正確，故選D.6.如圖4所示，閉合圓形導(dǎo)線圈平行地放置在勻強磁場中，其中ac、bd分別是平行、垂直于磁場方向的兩直徑試分析線圈做以下哪種運動時能產(chǎn)生感應(yīng)電流()圖4A使線圈在其平面內(nèi)平動或轉(zhuǎn)動B使線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動C使線圈以ac為軸轉(zhuǎn)動D使線圈以bd為軸稍做轉(zhuǎn)動答案D解析線圈在勻強磁場中運動，磁感應(yīng)強度B為定值，由BS知：只要回路中相對磁場的正對面積改變量S0，則磁通量一定改變，回路中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生當(dāng)線圈在其平面內(nèi)平動或轉(zhuǎn)動時，線圈相對磁場的正對面積始終為零，即S0，因而無感應(yīng)電流產(chǎn)生，A錯；當(dāng)線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動時，同樣S0，因而無感應(yīng)電流產(chǎn)生，B錯；當(dāng)線圈以ac為軸轉(zhuǎn)動時，線圈相對磁場的正對面積改變量S仍為零，回路中仍無感應(yīng)電流產(chǎn)生，C錯；當(dāng)線圈以bd為軸稍做轉(zhuǎn)動時，線圈相對磁場的正對面積發(fā)生了改變，因此在回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流故選D.7如圖5所示，電流表與螺線管組成閉合電路，以下能使電流表指針偏轉(zhuǎn)的是()圖5A將磁鐵插入螺線管的過程中B磁鐵放在螺線管中不動時C將磁鐵從螺線管中向上拉出的過程中D磁鐵靜止而將螺線管向上移動答案ACD解析只要是螺線管中的磁通量發(fā)生變化，回路中有感應(yīng)電流，指針便會偏轉(zhuǎn)；只要是螺線管中的磁通量不發(fā)生變化，回路中無感應(yīng)電流，指針便不會偏轉(zhuǎn)在磁鐵插入、拉出過程中螺線管中的磁通量均發(fā)生變化，能產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)故A、C正確；磁鐵放在螺線管中不動時，螺線管中的磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B錯誤；由于磁鐵靜止而螺線管向上移動，螺線管中的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流表指針偏轉(zhuǎn)，故D正確8閉合線圈按如圖所示的方式在磁場中運動，則穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化的是()答案AB解析A圖中，圖示狀態(tài)0，轉(zhuǎn)至90過程中增大，因此磁通量發(fā)生變化；B圖中離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱，磁感線越稀，所以當(dāng)線圈遠(yuǎn)離導(dǎo)線時，線圈中磁通量不斷變?。籆圖中一定要把條形磁鐵周圍的磁感線空間分布圖弄清楚，在圖示位置，線圈中的磁通量為零，在向下移動過程中，線圈中的磁通量一直為零，磁通量不變；D圖中，隨著線圈的轉(zhuǎn)動，B與S都不變，B又垂直于S，所以BS始終不變，故正確答案為A、B.9如圖6所示，在勻強磁場中有兩條平行的金屬導(dǎo)軌，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直導(dǎo)軌上有兩條可沿導(dǎo)軌自由移動的金屬棒ab、cd，與導(dǎo)軌接觸良好這兩條金屬棒ab、cd的運動速度分別是v1、v2，若井字形回路中有感應(yīng)電流通過，則可能()圖6Av1>v2Bv1<v2Cv1v2D無法確定答案AB10.如圖7所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則下列四種情況中，導(dǎo)線cd中有電流的是 ()圖7A開關(guān)S閉合或斷開的瞬間B開關(guān)S是閉合的，滑動觸頭向左滑C開關(guān)S是閉合的，滑動觸頭向右滑D開關(guān)S始終閉合，滑動觸頭不動答案ABC解析開關(guān)S閉合或斷開的瞬間；開關(guān)S閉合，滑動觸頭向左滑的過程；開關(guān)S閉合，滑動觸頭向右滑的過程都會使通過導(dǎo)線ab段的電流發(fā)生變化，使穿過cd回路的磁通量發(fā)生變化，從而在cd導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流正確選項為A、B、C.二、非選擇題11在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗中，所用器材如圖8所示它們是電流表；直流電源；帶鐵芯的線圈A；線圈B；開關(guān)；滑動變阻器(用來控制電流以改變磁場強弱)試按實驗的要求在實物圖上連線(圖中已連好一根導(dǎo)線)圖8答案連接電路如圖所示12如圖9所示，線圈與電源、開關(guān)、滑動變阻器相連，線圈與電流計相連，線圈與線圈繞在同一個鐵芯上，在下列情況下，電流計中是否有示數(shù)？圖9(1)開關(guān)閉合瞬間；(2)開關(guān)閉合穩(wěn)定后；(3)開關(guān)閉合穩(wěn)定后，來回移動滑動變阻器的滑片；(4)開關(guān)斷開瞬間答案(1)有(2)無(3)有(4)有解析(1)開關(guān)閉合時線圈中電流從無到有，電流的磁場也從無到有，穿過線圈的磁通量也從無到有，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計有示數(shù)(2)開關(guān)閉合穩(wěn)定后，線圈中電流穩(wěn)定不變，電流的磁場不變，此時線圈中雖有磁通量但磁通量穩(wěn)定不變，線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計無示數(shù)(3)開關(guān)閉合穩(wěn)定后，來回移動滑動變阻器的滑片，電阻變化，線圈中的電流變化，電流形成的磁場也發(fā)生變化，穿過線圈的磁通量也發(fā)生變化，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計有示數(shù)(4)開關(guān)斷開瞬間，線圈中電流從有到無，電流的磁場也從有到無，穿過線圈的磁通量也從有到無，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計有示數(shù)