版赢在微点高中物理选修32第1节第2节 划时代的发现 探究感应电流的产生条件.docx

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版赢在微点高中物理选修32第1节第2节划时代的发现探究感应电流的产生条件

第1节、第2节　划时代的发现　探究感应电流的产生条件

　　　见学生用书P001

学习目标

练法指导

1.了解与电流磁效应和电磁感应现象相关的物理学史，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

2．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件。

3．能够运用感应电流的产生条件，判断是否有感应电流产生。

1.通过练习理解电与磁之间的联系。

2．进一步练习磁通量和磁通量变化的计算。

3．牢记产生感应电流的条件，并理解总结感应电流产生条件的几个实验。

———　　课/　前/　预/　习·轻/　松/　搞/　定　　———

要点辨析

1．电流的磁效应说明电能生磁（√）

2．运动的磁铁、变化的磁场、变化的电流、在磁场中运动的导体都能引起感应电流的产生，但运动的恒定电流不能引起感应电流的产生（×）

3．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管中一定有感应电流产生（×）

4．闭合线路中有感应电流时，则通过线路的磁通量一定发生变化（√）

5．当闭合电路的一部分导体变速切割磁感线时，电路中有感应电流；当匀速切割磁感线时，电路中没有感应电流（×）

预习自检

1．在物理学建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。

关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）

A．安培成功地发现了电流的磁效应

B．洛伦兹通过实验测定了磁场对电流的作用力

C．卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确地测定了静电力常量

D．法拉第通过大量的实验研究发现了电磁感应现象

解析　奥斯特发现了电流的磁效应，故A错误；安培通过实验测定了磁场对电流的作用力，故B错误；库仑利用库仑扭秤首先较准确地测定了静电力常量，故C错误；法拉第发现了电磁感应现象，D正确。

答案　D

2．如图所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴。

则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是（　　）

A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝Φc

B．Ba>Bb>Bc，Φa<Φb<Φc

C．Ba>Bb>Bc，Φa>Φb>Φc

D．Ba>Bb>Bc，Φa＝Φb＝Φc

解析　根据通电螺线管产生的磁场特点可知Ba>Bb>Bc，由Φ＝BS可得Φa>Φb>Φc。

故C正确。

答案　C

3．如下图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是（　　）

解析　选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验。

选项B是研究电磁感应现象的实验，观察线框在磁场中做切割磁感线运动时电流计指针是否会偏转，来判断是否产生了感应电流。

选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验。

选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场。

答案　B

4．关于感应电流，下列说法中正确的是（　　）

A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生

B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内就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产生

D.只要电路的一部分做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生

解析　A满足闭合电路，若磁通量没有变化，就没有感应电流产生，故A错。

B满足磁通量变化，但是不一定满足闭合电路这个条件，故B错误。

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产生，故C正确。

D不知道电路是否闭合，因此不能确定是否有感应电流产生，故D错误，故选C。

答案　C

5．（多选）如图所示，下列情况能产生感应电流的是（　　）

A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动

B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时

C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时

D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时

解析　甲中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流产生，故A错误；乙中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时，线圈中的磁通量减少，都有感应电流产生，故B正确；丙中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，螺线管B中不产生感应电流，故C错误；丙中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，螺线管B中产生感应电流，故D正确。

答案　BD

6．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示。

它们是：

①电流计　②直流电源　③带铁芯的线圈A④线圈B　⑤开关　⑥滑动变阻器

（1）试按实验的要求在实物图上连线（图中已连好一根导线）。

（2）怎样才能使线圈B中有感应电流产生？

试举出两种方法。

解析　

（1）如图所示。

（2）将断开的开关闭合；将闭合的开关断开；闭合开关后，改变滑动变阻器滑片的位置；闭合开关后，将线圈A插入线圈B；闭合开关后，将线圈A从线圈B中拔出。

（任选其二）

答案　见解析

———　　课/　堂/　效/　果·题/　组/　检/　测　　———

题组一磁通量和磁通量变化

1．如图所示，通电直导线下边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面。

若使线框逐渐远离（平动）通电导线，则穿过线框的磁通量将（　　）

A．逐渐增大B．逐渐减小

C．保持不变D．不能确定

解析　当矩形线框在线框与直导线决定的平面内逐渐远离平动通电导线时，由于距离导线越远，磁场越弱，而线框的面积不变，则穿过线框的磁通量将减小，所以B正确。

答案　B

2．如图所示，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量Φ＝________。

解析　线圈平面abcd与磁场不垂直，不能直接用公式Φ＝BS计算，可以用不同的分解方法进行计算。

可以将线圈平面abcd向垂直于磁感应强度的方向投影，使用投影面积；也可以将磁感应强度沿垂直于线圈平面和平行于线圈平面正交分解，使用磁感应强度的垂直分量计算。

解法一：

把线圈平面abcd投影到与磁场B垂直的方向，即水平方向的平面a′b′cd，则S⊥＝Scosθ，故Φ＝BS⊥＝BScosθ。

解法二：

把磁场B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，显然B∥不穿过线圈，B⊥穿过线圈，且B⊥＝Bcosθ，故Φ＝B⊥S＝BScosθ。

答案　BScosθ

3．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm。

现于纸面内先后放上圆形线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm，10匝；D线圈半径为2cm，1匝；C线圈半径为0.5cm,1匝。

求

（1）在磁感应强度B减小为0.4T的过程中，A和D中的磁通量改变了多少？

（2）当磁场转过30°角的过程中，C中的磁通量改变了多少？

解析　

（1）对A线圈，Φ1＝B1πr，Φ2＝B2πr。

故磁通量改变量为|Φ2－Φ1|＝（0.8－0.4）×3.14×（1×10－2）2Wb＝1.256×10－4Wb。

对D线圈，|Φ2′－Φ1′|＝1.256×10－4Wb。

（2）对C线圈，Φ1″＝Bπr，磁场转过30°，线圈面积在垂直磁场方向上的投影为πrcos30°，则Φ2″＝Bπrcos30°。

故磁通量改变量为|Φ2″－Φ1″|＝Bπr（1－cos30°）＝8.4×10－6Wb。

答案　

（1）1.256×10－4Wb　1.256×10－4Wb

（2）8.4×10－6Wb

题组二产生感应电流的条件

4.（多选）在如图所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是（　　）

解析　感应电流产生的条件是：

只要穿过闭合线框的磁通量变化，闭合线框中就有感应电流产生。

A图中，当线框转动过程中，线框中的磁通量发生变化，线框中有感应电流产生；B图中离通电直导线越远磁场越弱，所以当线框远离通电直导线时，线框中的磁通量不断变小，所以B图中也有感应电流产生；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线框中的磁通量为零，在向下移动过程中，线框中的磁通量一直为零，磁通量不变，线框中无感应电流产生；D图中，线框中的磁通量一直不变，线框中无感应电流产生。

故正确答案为A、B。

答案　AB

5.（多选）如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列方法中可行的是（　　）

A．将线框向左拉出磁场

B．以ab边为轴转动（小于90°）

C．以ad边为轴转动（小于60°）

D．以bc边为轴转动（小于60°）

解析　将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流。

当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流。

当线框以ad边为轴转动（小于60°）时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流，如果转过的角度超过60°，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流（60°～300°）。

当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变（其值为磁感应强度与矩形面积的一半的乘积），那么线框中无感应电流产生。

答案　ABC

6.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一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是（　　）

A．线圈中通以恒定的电流

B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动

C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动

D．将开关断开的瞬间

解析　线圈中通以恒定电流时，铜环a处磁场不变，穿过铜环的磁通量不变，铜环中不产生感应电流。

滑动变阻器滑片移动或开关断开时，线圈中电流变化，铜环a处磁场变化，穿过铜环的磁通量变化，铜环中会产生感应电流。

故选A。

答案　A

7.某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流计、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，当他接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原因是______________________。

解析　图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断，而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间，经起线圈B内磁场变化，进而产生感应电流的情况，但图中的接法却达不到目的。

答案　开关位置接错了

———　　课/　后/　巩/　固·快/　速/　提/　能　　———

1．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是（　　）

A．位于磁场中的闭合线圈一定会产生感应电流

B．闭合线圈平行磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流

C．穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，一定能产生感应电流

D．闭合线圈垂直磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流

解析　位于磁场中的闭合线圈，只有磁通量发生变化，才一定会产生感应电流，故A错误；闭合线圈平行磁感线运动时，闭合电路中磁通量没有变化，则闭合电路中就没有感应电流，故B错误；穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，磁通量一定发生变化，则闭合电路中就有感应电流产生，故C正确；导体做切割磁感线运动，不一定有感应电流产生，只有当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时才有感应电流产生，故D错误。

答案　C

2．关于磁通量，下列说法中正确的是（　　）

A．磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量

B．磁通量越大，磁感应强度越大

C．通过某一面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零

D．磁通量就是磁感应强度

解析　磁通量是标量，故A不对；由Φ＝BS⊥可知Φ由B和S⊥两个因素决定，Φ较大，有可能是由于S