第1章第1节磁生电的探索Word格式文档下载.docx

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④法拉第发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系

A．①③　　　　　　　　B．①④

C．②③D．②④

1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流

图1－1－1

实验操作

实验现象

（有无电流）

分析论证

导体棒静止

无

闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；

闭合电路包围的面积不变时，电路中无电流产生

导体棒平行磁感线运动

导体棒切割磁感线运动

有

2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流

图1－1－2

实验现象（有无电流）

N极插入线圈

线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；

线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流

N极停在线圈中

N极从线圈中抽出

S极插入线圈

S极停在线圈中

S极从线圈中抽出

3．模拟法拉第的实验

图1－1－3

实验现象（线圈B中有无电流）

开关闭合瞬间

线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；

磁场不变时，线圈B中无感应电流

开关断开瞬间

开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动

开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片

4．实验结论

利用磁场产生电流的条件：

只要穿过的磁通量，闭合电路中就会产生电流。

1．判断感应电流有无的方法。

（1）明确电路是否为闭合电路。

（2）判断穿过电路的磁通量是否发生变化。

穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：

①磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化。

②线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化。

③磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φ1－Φ0计算并判断磁通量是否变化。

④线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化。

2．ΔΦ与Φ意义不同，大小也没有必然的联系。

感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关。

2．法拉第把可以产生感应电流的情形概括为五类：

①变化的电流；

②变化的磁场；

③运动的恒定电流；

④运动的磁铁；

⑤在磁场中运动的导体。

图1－1－4所示实验装置分别说明了哪种情形？

图1－1－4

[例1]　如图1－1－5所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是（　　）

A．Φa<

Φb<

Φc　　B．Φa>

Φb>

Φc图1－1－5

C．Φa<

Φc<

ΦbD．Φa>

Φc>

Φb

[思路点拨]　解此题关键有三点：

（1）应用安培定则正确判定磁感线方向。

（2）注意磁感线是闭合曲线。

（3）穿过一个面的磁通量应为合磁通量。

[借题发挥]

求磁通量时，要注意磁感应强度B和线圈面积S的几何关系，还要注意磁通量的符号；

求磁通量的变化时，要弄清引起磁通量变化的原因，然后确定相应求解方法。

（1）在上例题中，如果a中电流增大。

穿过线圈b的磁通量怎样变化？

（2）如果将线圈a改成图1－1－6所示的一个有界匀强磁场，则通过线圈b和线圈c的磁通量大小关系又怎样？

图1－1－6

[例2]　如图1－1－7所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是

（　　）

A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针不发生偏转

B．S1、S2闭合后，再断开S2的瞬间，电流计指针发生偏转图1－1－7

C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针发生偏转

D．S1、S2闭合后，再断开S1的瞬间，电流计指针发生偏转

[思路点拨]　解此题应把握住两点：

（1）电流周围存在磁场。

（2）电流计指针偏转因闭合电路中有磁通量变化。

判断回路中是否产生感应电流的解题思路一般为判断电流的磁场方向→确定是否有磁感线穿过线圈平面→根据电流的变化情况判断磁通量是否变化。

注意若产生磁场的电流虽然发生了变化，但穿过线圈平面的磁通量始终为零，那么闭合回路中也不会产生感应电流。

如图1－1－8所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是（　　）

A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动

B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动

C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动图1－1－8

D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动

[随堂基础巩固]

1．对电流磁效应的对称性思考或逆向思维，人们提出的问题是（　　）

A．摩擦产生热　　　　B．电流产生磁

C．静电感应出电D．磁体产生电流

2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是（　　）

A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流

B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流

C．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路内一定会产生感应电流

D．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，电路内一定会产生感应电流

3．在纸面内放有一条形磁铁和一个位于磁铁正上方的圆形线圈（如图1－1－9所示），下列情况中能使线圈中产生感应电流的是（　　）

A．将磁铁在纸面内向上平移

B．将磁铁在纸面内向右平移图1－1－9

C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动

D．将磁铁的N极向纸外转，S极向纸内转

4．如图1－1－10所示，有一个100匝的线圈，其形状是边长为L＝0.20m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。

若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形（周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？

图1－1－10

[课时跟踪训练]

1．第一个发现电磁感应现象的科学家是（　　）

A．奥斯特　　　　　　　B．库仑

C．法拉第D．安培

2．下列现象中，属于电磁感应现象的是（　　）

A．磁场对电流产生力的作用

B．变化的磁场使闭合电路产生感应电流

C．插入通电螺线管中的软铁棒被磁化

D．电流周围产生磁场

3．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量。

如图1所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（　　）

A．ΔΦ1>

ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2图1

C．ΔΦ1<

ΔΦ2D．无法确定

4．如图2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ef。

已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将（　　）

A．逐渐增大图2

B．逐渐减小

C．始终为零

D．不为零，但保持不变

5．用导线将灵敏电流表与金属棒连接成一个磁生电的实验电路，如图3所示，则下列哪种操作能使指针偏转（　　）

A．使导体ab向左（或向右）移动图3

B．使导体ab向上（或向下）移动

C．使导体ab沿a→b的方向移动

D．使导体ab沿b→a的方向移动

6．如图4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。

下述过程中能使线圈产生感应电流的是（　　）

A．以bc为轴转动45°

图4

B．以ad为轴转动45°

C．将线圈上下平移

D．将线圈左右平移

7．如图5所示为法拉第研究“磁生电”现象的实验装置原理图。

两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流计，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流（　　）

图5

A．开关S接通或断开瞬间

B．开关S接通一段时间之后

C．开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时

D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间

8．（2012·

北京高考）物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。

如图6，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。

闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。

某同学另找来器材再探究此实验。

他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。

对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（　　）图6

A．线圈接在了直流电源上

B．电源电压过高

C．所选线圈的匝数过多

D．所用套环的材料与老师的不同

9．如图7所示，正方形导线框放在匀强磁场区域内，磁场垂直于线框平面。

在下列情况下，能否产生感应电流？

请说明理由。

图7

（1）将线框由正方形拉成圆形的过程中。

（2）将线框水平向右拉出磁场区域的过程中。

（3）线框绕cd边旋转的过程中。

10．如图8所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm。

现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处在O处，A线圈半径为1cm,10匝；

B线圈的半径为2cm，1匝；

C线圈的半径为0.5cm,1匝。

问：

（1）在B减为0.4T的过程中，A和B中磁通量改变多少？

图8

（2）在磁场转过30°

角的过程中，C中磁通量改变多少？

参考答案

1．奥斯特，电现象，磁现象

2．

菲涅耳、安培、科拉顿、亨利，亨利。

3．法拉第

1．

解析：

由物理学史可知，奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系；

法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，选项①③正确。

而热现象和电现象的联系是焦耳发现的，选项②④错误。

答案：

A

4．闭合电路，，发生变化

实验（a）说明的是④，运动的磁体产生感应电流；

实验（b）说明的是⑤，在磁场中运动的导体产生感应电流；

实验（c）说明的是①、②，变化的电流产生变化的磁场，最终产生感应电流。

见解析

[例1]

[解析]　当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈的向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此，根据合磁通量的计算，应该是Φa>

Φc。

[答案]　B

解析：

（1）a中电流增大时，穿过线圈b的向里的磁感线条数增多，向外的磁感线的条数也增多，其合磁通量为向里、向外的磁通量的代数和，应增大。

（2）此时，线圈b、c中存在磁场的有效面积相同，所以穿过它们的磁通量相等。

（1）增大　

（2）相等

[例2]　

[解析]　回