4.1划时代的发现-4.2探究感应电流的产生条件 学案（含答案）

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1、 1 划时代的发现划时代的发现 2 探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件 学科素养与目标要求 物理观念：能够从分析归纳感应电流产生条件的过程中，加深对磁通量的概念及其变化的理 解，形成“磁生电”的认识. 科学探究：1.了解探究感应电流产生条件的实验方法.2.经历探究过程，综合信息得出感应电 流产生的条件. 科学思维：从有序设计的系列递进实验，用归纳思想得出产生感应电流的一般性条件，并会 判断分析具体实例. 科学态度与责任：了解人类探究电磁感应现象的过程，体会并培养探究自然规律的科学态度 和科学精神. 一、划时代的发现 1.丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的

2、磁效应，揭示了 电现象与磁现象之间存在密切联系. 2.英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁 感应.产生的电流叫做感应电流. 二、感应电流的产生条件 只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流. 1.判断下列说法的正误. (1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动.( ) (2)奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象.( ) (3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.( ) (4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.( ) 2.如图 1 所示，条形磁铁 A 沿竖直方向插入线圈

3、 B 的过程中，电流表 G 的指针_(填 “不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁 A 在线圈 B 中保持不动，电流表 G 的指针_(填 “不偏转”或“偏转”). 图 1 答案 偏转 不偏转 一、磁通量及其变化 如图所示，闭合导线框架的面积为 S，匀强磁场的磁感应强度为 B. (1)分别求出 BS(图示位置)和 BS(线框绕 OO转 90 )时，穿过闭合导线框架平面的磁通量. (2)由图示位置绕 OO转过 60 时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化 了多少？ 答案 (1)BS 0 (2)1 2BS 减少了 1 2BS 1.对磁通量的理解 (1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少

4、，与线圈匝数无关. (2)磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反. 2.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时，BS. (2)B 与 S 不垂直时， BS(S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积)或 BS(B为 B 垂直 于线圈平面的分量).如图 2 所示，BSsin . 图 2 3.磁通量的变化 大致可分为以下几种情况： (1)磁感应强度 B 不变，有效面积 S 发生变化.如图 3(a)所示. (2)有效面积 S 不变，磁感应强度 B 发生变化.如图(b)所示. (3)磁感应强度 B 和有效面积 S 都不变，它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示. 图 3

5、 例 1 如图 4 所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B，磁场有明显的圆形边 界，圆心为 O，半径为 r.现于纸面内先后放上圆形线圈 A、B、C，圆心均处于 O 处，线圈 A 的半径为 r，10 匝；线圈 B 的半径为 2r，1 匝；线圈 C 的半径为r 2，1 匝. 图 4 (1)在磁感应强度 B 减为B 2的过程中，线圈 A 和线圈 B 中的磁通量变化了多少？ (2)在磁场转过 90 角的过程中，线圈 C 中的磁通量变化了多少？转过 180 角呢？ 答案 (1)A、B 线圈的磁通量均减少了Br 2 2 (2)减少了1 4Br 2 减少了1 2Br 2 解析 (1)A、B 线圈

6、中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样. B 2B r 2Br 2 2 即 A、B 线圈中的磁通量都减少了Br 2 2 (2)对线圈 C，1Br21 4Br 2 当磁场转过 90 时，20， 故 1211 4Br 2 当转过 180 时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取 1为正，则 3为负， 有 31 4Br 2，故 2311 2Br 2. 例 2 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图 5 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，第二次将线框由位置 1 绕 cd 边翻转到 位置 2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为 1和 2，则

7、( ) 图 5 A.12 B.12 C.12. 将闭合线框从位置 1 平移到位置 2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以 1|21| 12； 将闭合线框从位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2， 穿过闭合线框的磁感线反向， 所以 2 |(2)1|12(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为 负方向)，故正确选项为 C. 二、感应电流产生的条件 1.实验：探究感应电流产生的条件 (1)如图 6 所示，导体 AB 做切割磁感线运动时，线路中_电流产生，而导体 AB 顺着 磁感线运动时，线路中_电流产生.(均填“有”或“无”) 图 6 (2)如图 7 所示，当条形磁铁插入或拔出线圈

8、时，线圈中_电流产生，但条形磁铁在线 圈中静止不动时，线圈中_电流产生.(均填“有”或“无”) 图 7 (3)如图 8 所示，将小螺线管 A 插入大螺线管 B 中不动，当开关 S 闭合或断开时，电流表中 _电流通过；若开关 S 一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中_电 流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中_电流通过.(填 “有”或“无”) 图 8 (4)归纳总结： 实验一中：导体棒切割磁感线运动，回路面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了 感应电流. 实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产 生了感应电流. 实验三中

9、：开关闭合、断开、滑动变阻器的滑动触头移动时，A 线圈中电流变化，从而引起 穿过 B 的磁通量变化，产生了感应电流. 三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化. 答案 (1)有 无 (2)有 无 (3)有 有 无 2.感应电流产生条件的理解 不论什么情况， 只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件， 就必然产生感应电流； 反之， 只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化. 例 3 (多选)下图中能产生感应电流的是( ) 答案 BD 解析 A 选项中，电路没有闭合，无感应电流；B 选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通 量增大，有感应电

10、流；C 选项中，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流； D 选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流. 学科素养 本题通过分析四种情况是否有感应电流的产生，加深了学生对磁通量概念、磁 通量的变化的理解， 进一步掌握感应电流产生的两个条件： (1)闭合电路； (2)磁通量发生变化； 二者缺一不可.通过这样的训练锻炼了学生的归纳思维能力，较好地体现了“物理观念”和 “科学思维”的学科素养. 针对训练 (多选)如图 9 所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合 线圈 A 中产生感应电流的是( ) 图 9 A.开关 S 闭合的瞬间 B.开关 S 闭合后，电路中电流稳

11、定时 C.开关 S 闭合后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间 D.开关 S 断开的瞬间 答案 ACD 1.(电磁感应现象的认识)(2018 南通市高二上学期调研)下列现象中，属于电磁感应现象的是 ( ) A.通电线圈在磁场中转动 B.因闭合线圈在磁场中运动而产生电流 C.磁铁吸引小磁针 D.小磁针在通电导线附近发生偏转 答案 B 解析 线圈在磁场中由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应，B 正确.A 中通电线圈 在磁场中转动是因为受安培力作用，A 错误.D 是电流的磁效应，D 错误.C 中磁铁吸引小磁针 是磁场的作用，C 错误. 2.(对磁通量的理解)如图 10 所示，a、b 是两个同平面、同心放

12、置的金属圆环，条形磁铁穿过 圆环中心且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量 a、b的大小关系为( ) 图 10 A.ab B.ab C.ab D.不能比较 答案 A 解析 条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：磁铁内、外磁感线的条数相同；磁铁内、 外磁感线的方向相反；磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏.两个同心放置的同平面的 金属圆环与条形磁铁垂直且条形磁铁在圆环内时，通过圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿 过圆环的磁通量 进出，由于两圆环面积 SaSb，两圆环的 进相同，而 出ab，故 A 正确. 3.(产生感应电流的判断)(多选)如图所示，正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场 中：A 向

13、右平动，B 向下平动，C 绕轴转动(ad 边向外)，D 向上平动(D 线圈有个缺口).则线 圈中能产生感应电流的是( ) 答案 BC 解析 在通电长直导线的磁场中，四个线圈所处位置的磁通量都是垂直于纸面向里的，离导 线越远，磁场就越弱.A 向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故 A 线圈中没有产生感应电 流；B 向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电流；C 绕轴转动，穿过线圈的磁通 量不断变化，必产生感应电流；D 向上平动，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈不闭合， 因此无感应电流. 4.(产生感应电流的条件)(2018 上海鲁迅中学高二上学期期末)图 11 为“研究感应电流产生的 条件”

14、的实验电路图. 图 11 (1)请在图中连线，把实验装置连接完整. (2)开始实验时，滑动变阻器滑片 P 应该放置在_(填“a”或“b”)端. (3)闭合开关后，请写出三种使线圈 B 中产生感应电流的方法：_；_； _. 答案 (1)见解析图 (2)a (3)断开开关 插入或拔出线圈 A 移动滑动变阻器的滑片 解析 (1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈 A 串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下 两个接线柱，再将灵敏电流计与线圈 B 串联成另一个回路，电路图如图所示. (2)由图示电路图可知， 滑动变阻器采用限流式接法， 为保护电路应该使接入电路的电阻最大， 在闭合开关 S 前，滑动变阻器滑片 P 应置于 a 端. (3)开关 S 闭合后还有多种方法能使线圈 B 中产生感应电流，如：移动滑动变阻器的滑片、线 圈 A 在线圈 B 中插入或拔出、断开开关等.