13.3 电磁感应现象及应用初步-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019必修三）

高中物理 必修三 第十三章 电磁感应与电磁波初步 13.3 电磁感应现象及应用 划时代的发现 知识点一 1.电流的磁效应及电磁感应现象的发现： (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． 2．电流的磁效应引起的思考：既然电流能够产生磁场，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？ 3．法拉第的探索：经历了长达10年的探索，经历了一次次失败，最终领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 4．电磁感应：由磁产生电的现象。 5．感应电流：由电磁感应产生的电流。 产生感应电流的条件 知识点二 1．感应电流的产生条件 (1)闭合电路。 (2)磁通量发生变化。 2.产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 图1 图2 图3 图4 ①磁感应强度B不变，有效面积S发生变化引起磁通量的变化。如图1所示是导体做切割磁感线运动使面积发生变化而改变了穿过回路的磁通量。 ②有效面积S不变，磁感应强度B发生变化引起磁通量的变化。如图2是通过磁极的运动改变穿过回路的磁通量；图3通过改变原线圈中的电流从而改变磁场的强弱，进而改变穿过回路的磁通量。 ③磁场和闭合电路的面积都不变，二者的夹角发生变化引起穿过线圈的磁通量发生变化。如图所示，闭合线圈在匀强磁场中绕轴OO′转动的过程。 注意：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关．ΔΦ与Φ大小没有必然的联系． 3.产生感应电流的常见类型 (1)导线ab切割磁感线时，闭合回路产生的电流(如图甲)。 (2)磁铁插入和拉出线圈时，回路中产生的电流(如图乙)。 (3)如图丙所示，当开关S闭合或断开时，回路B中产生电流。当开关闭合，滑动变阻器滑片向上或向下滑时，回路B中产生电流。 4.电磁感应现象的应用 （1）最早的发电机：法拉第的圆盘发电机。 （2）电厂里的发电机、生产和生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。 磁通量的变化 考点一 1．匀强磁场中磁通量的计算 (1)B与S垂直时，Φ＝BS. (2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量． 如图甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S. 也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ. 【例1.1】如图所示，一矩形线框从abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量的变化情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) (　 　) A．一直增加 B．一直减少 C．先增加后减少 D．先增加，再减少直到零，然后再增加，最后减少 【例1.2】如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量 (　 　) A．是增加的　　　 B．是减少的 C．先增加．后减少 D．先减少，后增加 【练习1.1】(多选)闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是(　 　) 【练习1.2】如图所示，一金属圆线圈和一条形磁铁的中轴线在同一竖直平面内，下列情况中能使线圈的磁通量发生变化的是(　 　) A．将磁铁竖直向上平移 B．将磁铁水平向右平移 C．将磁铁在图示的平面内，N极向上、S极向下转动 D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内 【练习1.3】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 【例1.3】如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r(r＜R)的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为 (　 　) A．πBR2 B．πBr2 C．nπBR2 D．nπBr2 【例1.4】如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为(　 　) A．Φa>Φb B．Φa<Φb C．Φa＝Φb D．不能比较 【练习1.4】如图所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场大小为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0.5 r，1匝．问： (1)在B减为0.4 B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？ 【练习1.5】如图大圆导线环A中通有电流，方向如图中箭头所示，另在导线环所在平面画一个圆B，它的一部分面积在A环内，另一部分面积在A环外，则穿过圆B的磁通量(　 　) A．为0 B．垂直纸面向里 C．垂直纸面向外 D．条件不足，无法判断 　感应电流产生条件的理解及应用 考点二 【例2.1】如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是(　 　) 【例2.2】线圈在长直导线电流的磁场中做如图所示的运动：A．向右平动，B．向下平动，C．绕轴转动(ad边向里)，D．从纸面向纸外做平动，E.向上平动(线圈有个缺口)，判断线圈中有没有感应电流？ A　　 B　　 C　　 D　　 E 【练习2.1】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中产生电流 C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D．电流周围产生磁场 【练习2.2】如图用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是(　 　) 【练习2.3】金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是(　 　) 【练习2.4】如图所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流(　 　) A．线圈向左平移 B．线圈向上平移 C．线圈以ab为轴旋转 D．线圈不动 【例2.3】(多选)如图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(　 　) A．开关S闭合的瞬间 B．开关S闭合后，电路中电流稳定时 C．开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间 D．开关S断开的瞬间　 【例2.4】（多选）如图电流表与螺线管组成闭合电路，能使电流表指针偏转的是(　 　) A．将磁铁插入螺线管的过程中 B．磁铁放在螺线管中不动时 C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中 D．磁铁静止而将螺线管向上移动　 【练习2.5】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，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是(　 　) A．线圈中通以恒定的电流 B．通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动 C．通电时，使变阻器的滑片P做加速移动 D．将开关突然断开的瞬间 【练习2.6】在如图所示的实验中，能在线圈中产生感应电流的情况是(　 　) A．磁铁静止在线圈上方 B．磁铁静止在线圈右侧 C．磁铁静止在线圈里面 D．磁铁插入或抽出线圈的过程 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)法拉第发现了电磁感应现象 ( ) (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)闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流 ( ) (4)只要电路中磁通量发生变化，就有感应电流产生 ( ) (5)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。 ( ) (6)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象． ( ) (7)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应． ( ) (8)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生． ( ) (9)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流． ( ) (10)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流． ( ) 2．【难度2】(多选)下列说法正确的是(　 　) A．发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第 B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性 C．产生感应电流的原因都与变化或运动有关 D．电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代 3．【难度2】在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　 　) A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接．往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化　 4．【难度3】如图所示，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，穿过三个线圈的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，则(　 　) A．Φa＜Φb＜Φc B．Φa＞Φb＞Φc C．Φa＜Φc＜Φc D．Φa＞Φc＞Φb 5．【难度2.5】(多选)图中能产生感应电流的是(　 　) 6．【难度2.5】(多选)如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是(　 　) A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流 B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流 C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流 D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流 7．【难度3】如图匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈，线圈的平面垂直于磁感线，下列哪种过程中线圈会产生感应电流(　 　) A．线圈扩张 B．线圈自下向上运动 C．线圈自上向下运动 D．线圈自左向右运动(未穿出磁场) 8．【难度3】如图闭合圆形导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径．试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流(　 　) A．使线圈在其平面内平动或转动 B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动 C．使线圈以ac为轴转动 D．使线圈以bd为轴稍做转动　 9．【难度2.5】如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路，在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是(　 　) A．线圈不动，磁铁插入线圈时 B．线圈不动，磁铁拔出线圈时 C．磁铁插在线圈内不动 D．磁铁和线圈相对移动时 1．【难度2.5】(多选)如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好。这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则两金属棒的运动情况可能是(　 　) A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．无法确定 2．【难度3】(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，下列办法中可行的是(　 　) A．将线框向左拉出磁场 B．以ab边为轴转动 C．以ad边为轴转动(小于60°) D．以bc边为轴转动(小于60°) 3．【难度3】如图所示，一线圈放在通电螺线管的正中间A处，现向右移动到B处，则在移动过程中通过线圈的磁通量如何变化(　 　) A．变大　　　　 B．变小 C．不变 D．无法确定 4．【难度3】一个匝数为n、面积为S的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感应强度在时间t内由竖直向下从B1减少到零，再反向增加到B2，则线圈内的磁通量的变化量ΔΦ为( 　) A．n(B2－B1)S　 B．n(B2＋B1)S C．(B2－B1)S D．(B2＋B1)S 　 1．【难度3】(多选)在如图所示的电路中，当开关S闭合后，为使灵敏电流计的指针偏转，下列说法可行的是(　 　) A．将A线圈向左靠近B线圈 B．将开关S突然断开 C．保持右边电路电流不变 D．将滑动变阻器的阻值调小 2．【难度3】如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心，且通以向上的电流I，则(　 　) A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流 B．当M左右平移时，环中有感应电流 C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流 D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流 3．【难度3】如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽为d。一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域。若d>L，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中产生感应电流的时间为(　 　) A．　　 B． C．　　 D． 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 必修三 第十三章 电磁感应与电磁波初步 13.3 电磁感应现象及应用 划时代的发现 知识点一 1.电流的磁效应及电磁感应现象的发现： (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． 2．电流的磁效应引起的思考：既然电流能够产生磁场，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？ 3．法拉第的探索：经历了长达10年的探索，经历了一次次失败，最终领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 4．电磁感应：由磁产生电的现象。 5．感应电流：由电磁感应产生的电流。 产生感应电流的条件 知识点二 1．感应电流的产生条件 (1)闭合电路。 (2)磁通量发生变化。 2.产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 图1 图2 图3 图4 ①磁感应强度B不变，有效面积S发生变化引起磁通量的变化。如图1所示是导体做切割磁感线运动使面积发生变化而改变了穿过回路的磁通量。 ②有效面积S不变，磁感应强度B发生变化引起磁通量的变化。如图2是通过磁极的运动改变穿过回路的磁通量；图3通过改变原线圈中的电流从而改变磁场的强弱，进而改变穿过回路的磁通量。 ③磁场和闭合电路的面积都不变，二者的夹角发生变化引起穿过线圈的磁通量发生变化。如图所示，闭合线圈在匀强磁场中绕轴OO′转动的过程。 注意：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关．ΔΦ与Φ大小没有必然的联系． 3.产生感应电流的常见类型 (1)导线ab切割磁感线时，闭合回路产生的电流(如图甲)。 (2)磁铁插入和拉出线圈时，回路中产生的电流(如图乙)。 (3)如图丙所示，当开关S闭合或断开时，回路B中产生电流。当开关闭合，滑动变阻器滑片向上或向下滑时，回路B中产生电流。 4.电磁感应现象的应用 （1）最早的发电机：法拉第的圆盘发电机。 （2）电厂里的发电机、生产和生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。 磁通量的变化 考点一 1．匀强磁场中磁通量的计算 (1)B与S垂直时，Φ＝BS. (2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量． 如图甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S. 也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ. 【例1.1】如图所示，一矩形线框从abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量的变化情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) (　D　) A．一直增加 B．一直减少 C．先增加后减少 D．先增加，再减少直到零，然后再增加，最后减少 [解析：bc边移到导线位置之前磁通量垂直纸面向外增加，之后磁通量减小到0，这时导线位于线框中间位置，再向右移动时磁通量垂直纸面向里增加，直到ad边与导线重合，再往右移动磁通量又变小，故D正确。] 【例1.2】如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量 (　D　) A．是增加的　　　 B．是减少的 C．先增加．后减少 D．先减少，后增加 [解析：要知道线圈在下落过程中磁通量的变化情况，就必须知道条形磁铁在磁极附近磁感线的分布情况，条形磁铁在N极附近磁感线的分布情况如图所示，由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加。] 【练习1.1】(多选)闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是(　AB　) [解析：A图中，图示状态Φ＝0，转至90°过程中Φ增大，因此磁通量发生变化；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；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，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，故正确答案为A、B.] 【练习1.2】如图所示，一金属圆线圈和一条形磁铁的中轴线在同一竖直平面内，下列情况中能使线圈的磁通量发生变化的是(　D　) A．将磁铁竖直向上平移 B．将磁铁水平向右平移 C．将磁铁在图示的平面内，N极向上、S极向下转动 D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内 [解析：图示状态下，线圈与磁场方向平行，穿过圆线圈的磁通量为零，而选项A、B、C中的做法不会引起线圈中磁通量的变化，只有选项D可使线圈中的磁通量发生变化，故D正确。] 【练习1.3】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 (　C　) 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：由通电螺线管的磁场分布特点可知，a、b、c三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系为Ba＞Bb＞Bc；三个小圆环的面积相同，根据磁通量的定义Φ＝BS可知，Φa＞Φb＞Φc] 【例1.3】如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r(r＜R)的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为 (　B　) A．πBR2 B．πBr2 C．nπBR2 D．nπBr2 [解析：由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2，故B正确．] 【例1.4】如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为(　A　) A．Φa>Φb B．Φa<Φb C．Φa＝Φb D．不能比较 [解析：条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③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磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积Sa＜Sb，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确．] 【练习1.4】如图所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场大小为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0.5 r，1匝．问： (1)在B减为0.4 B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？ [解析：(1)A、B线圈中的磁通量始终一样，变化量也一样．ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝-0.6Bπr2 (2)对线圈C，Φ1＝Bπ(0.5r)2当转过90°时，Φ2＝0，故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－Bπ(0.5r)2＝－0.25Bπr2 当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负， 有Φ3＝－Bπ(0.5r)2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπ(0.5r)2＝－0.5Bπr2] 【练习1.5】如图大圆导线环A中通有电流，方向如图中箭头所示，另在导线环所在平面画一个圆B，它的一部分面积在A环内，另一部分面积在A环外，则穿过圆B的磁通量(　B　) A．为0 B．垂直纸面向里 C．垂直纸面向外 D．条件不足，无法判断 [解析：因为通电导线环的磁场中心密集，外部稀疏，所以，穿过圆B的净磁感线为垂直纸面向里．] 　感应电流产生条件的理解及应用 考点二 【例2.1】如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是(　B　) [解析：A是用来探究影响安培力大小因素的实验装置．B是研究电磁感应现象的实验装置，观察闭合线框在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流．C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置．D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场．] 【例2.2】线圈在长直导线电流的磁场中做如图所示的运动：A．向右平动，B．向下平动，C．绕轴转动(ad边向里)，D．从纸面向纸外做平动，E.向上平动(线圈有个缺口)，判断线圈中有没有感应电流？ A　　 B　　 C　　 D　　 E [解析：在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通量都是垂直纸面向里的，对直线电流来说，离电流越远，磁场就越弱。A．向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故线圈中没有感应电流。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，穿过线圈的磁通量变化(开始时减少)，必产生感应电流。D．离纸面越远，线圈中磁通量越少，线圈中有感应电流。E．向上平动穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈没有闭合，因此无感应电流。] 【练习2.1】下列现象中属于电磁感应现象的是(　B　) A．磁场对电流产生力的作用 B．变化的磁场使闭合电路中产生电流 C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D．电流周围产生磁场 [解析：电磁感应现象指的是处在变化的磁场中的闭合回路中产生电流的现象] 【练习2.2】如图用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是(　C　) [解析：A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流．B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流．C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为0，所以C中有感应电流产生．D中线圈的磁通量如图丙所示，其有效磁通量为ΦD＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0．] 【练习2.3】金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是(　A　) [解析：B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确．] 【练习2.4】如图所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流(　C　) A．线圈向左平移 B．线圈向上平移 C．线圈以ab为轴旋转 D．线圈不动 [解析：A、B、D三种情况穿过线圈的磁通量都不变，线圈中不会产生感应电流，只有C所述线圈以ab为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生改变，线圈中会产生感应电流，选项C正确。] 【例2.3】(多选)如图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(　ACD　) A．开关S闭合的瞬间 B．开关S闭合后，电路中电流稳定时 C．开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间 D．开关S断开的瞬间　 [解析：将开关S闭合的瞬间，线圈产生的磁场从无到有，穿过铜环的磁通量增大，产生感应电流；电路中电流稳定时线圈产生的磁通量不变，没有感应电流；触头滑动瞬间变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，产生感应电流；将开关S断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环的磁通量减小产生感应电流] 【例2.4】（多选）如图电流表与螺线管组成闭合电路，能使电流表指针偏转的是(　ACD　) A．将磁铁插入螺线管的过程中 B．磁铁放在螺线管中不动时 C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中 D．磁铁静止而将螺线管向上移动　 [解析：只要是螺线管中的磁通量发生变化，回路中有感应电流，指针便会偏转；只要是螺线管中的磁通量不发生变化，回路中无感应电流，指针便不会偏转．在磁铁插入、拉出过程中螺线管中的磁通量均发生变化，能产生感应电流，电流表指针偏转；磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中的磁通量不发生变化，无感应电流产生；由于磁铁静止而螺线管向上移动，螺线管中的磁通量发生变化，有感应电流产生，电流表指针偏转．] 【练习2.5】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，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是(　A　) A．线圈中通以恒定的电流 B．通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动 C．通电时，使变阻器的滑片P做加速移动 D．将开关突然断开的瞬间 [解析：线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环Z的磁通量不变，没有感应电流产生；通电时，使变阻器的滑片P滑动时，无论是匀速还是加速移动，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A磁通量变化，产生感应电流；将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流。] 【练习2.6】在如图所示的实验中，能在线圈中产生感应电流的情况是(　D　) A．磁铁静止在线圈上方 B．磁铁静止在线圈右侧 C．磁铁静止在线圈里面 D．磁铁插入或抽出线圈的过程 [解析：磁铁静止在线圈上方、右侧和里面，穿过闭合电路的磁通量均不发生变化，但磁铁插入或抽出时，磁通量变化，故选项D正确。] 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)法拉第发现了电磁感应现象 (√) (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)闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流 (√) (4)只要电路中磁通量发生变化，就有感应电流产生 (×) (5)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。 (×) (6)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象． (×) (7)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应． (×) (8)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生． (×) (9)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流． (√) (10)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流． (×) 2．【难度2】(多选)下列说法正确的是(　CD　) A．发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第 B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性 C．产生感应电流的原因都与变化或运动有关 D．电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代 [解析：奥斯特发现了电流的磁效应，他的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性，B错误；发现电磁感应现象的科学家是法拉第，A错误；产生感应电流的原因都与变化或运动有关，C正确；电磁感应现象的发现，宣告了电磁学的诞生，开辟了人类的电气化时代，D正确。] 3．【难度2】在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　D　) A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接．往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化　 [解析：电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，电路中才会产生感应电流A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化．C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察．在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流．] 4．【难度3】如图所示，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，穿过三个线圈的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，则(　B　) A．Φa＜Φb＜Φc B．Φa＞Φb＞Φc C．Φa＜Φc＜Φc D．Φa＞Φc＞Φb [解析：当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈垂直纸面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，因此穿过闭合线圈的净磁感线条数a最多，b次之，c最少，即Φa>Φb>Φc，B对] 5．【难度2.5】(多选)图中能产生感应电流的是(　BD　) [解析：A选项中，电路没有闭合，无感应电流，A错误；B选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流，B正确；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，C错误；D选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流，D正确。] 6．【难度2.5】(多选)如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是(　AC　) A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流 B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流 C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流 D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流 [解析：线框ABCD在匀强磁场中无论匀速，还是加速运动，穿过线框ABCD的磁通量都没有发生变化] 7．【难度3】如图匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈，线圈的平面垂直于磁感线，下列哪种过程中线圈会产生感应电流(　A　) A．线圈扩张 B．线圈自下向上运动 C．线圈自上向下运动 D．线圈自左向右运动(未穿出磁场) [解析：线圈扩张，线圈中磁通量变大，线圈中会产生感应电流，故A正确；线圈自下向上运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故B错误；线圈自上向下运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故C错误；在未穿出磁场的前提下，线圈自左向右运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故D错误。] 8．【难度3】如图闭合圆形导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径．试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流(　D　) A．使线圈在其平面内平动或转动 B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动 C．使线圈以ac为轴转动 D．使线圈以bd为轴稍做转动　 [解析：线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，由ΔΦ＝B·ΔS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0，则磁通量一定改变，回路中一定有感应电流产生．当线圈在其平面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，即ΔS＝0，因而无感应电流产生；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流产生；当线圈以bd为轴稍做转动时，线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流.] 9．【难度2.5】如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路，在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是(　C　) A．线圈不动，磁铁插入线圈时 B．线圈不动，磁铁拔出线圈时 C．磁铁插在线圈内不动 D．磁铁和线圈相对移动时 [解析：根据电磁感应现象产生的条件，不论哪部分移动，只要磁体与线圈的相对位置发生变化，线圈所在处的磁场就会发生变化，所以选项A、B、D中都会产生感应电流，C中不会产生感应电流。] 1．【难度2.5】(多选)如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好。这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则两金属棒的运动情况可能是(　AB　) A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．无法确定 [解析：只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流。故选项A、B正确。] 2．【难度3】(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，下列办法中可行的是(　ABC　) A．将线框向左拉出磁场 B．以ab边为轴转动 C．以ad边为轴转动(小于60°) D．以bc边为轴转动(小于60°) [解析：向左拉出磁场，减小线框在磁场中的面积，可以减小磁通量，A对；以AB边为轴转动可以减小线框在磁场中的面积，B对；以ad边为轴转动(小于60°)，可以减小线框在磁场中的面积，C对；以bc边为轴转动(小于60°)不能改变线框在磁场中的有效面积，D错] 3．【难度3】如图所示，一线圈放在通电螺线管的正中间A处，现向右移动到B处，则在移动过程中通过线圈的磁通量如何变化(　B　) A．变大　　　　 B．变小 C．不变 D．无法确定 [解析：螺线管内部磁场向左全部穿过线圈，设向左穿过线圈的磁通量为Φ1，螺线管外部磁场向右穿过线圈，设穿过的磁通量为Φ2，则净磁通量为Φ＝Φ1－Φ2。线圈从正中间A处向右移动到B处，Φ2增大，Φ1不变，则Φ减小。故B正确，A、C、D错误。] 4．【难度3】一个匝数为n、面积为S的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感应强度在时间t内由竖直向下从B1减少到零，再反向增加到B2，则线圈内的磁通量的变化量ΔΦ为(　D　) A．n(B2－B1)S　 B．n(B2＋B1)S C．(B2－B1)S D．(B2＋B1)S 　 [解析：末状态的磁通量Φ2＝B2S，初状态的磁通量Φ1＝－B1S，因为改变后的磁感应强度方向与原磁感应强度方向相反，则线圈内的磁通量的变化量ΔΦ＝(B2＋B1)S，与线圈匝数无关，故D正确，A、B、C错误。] 1．【难度3】(多选)在如图所示的电路中，当开关S闭合后，为使灵敏电流计的指针偏转，下列说法可行的是(　ABD　) A．将A线圈向左靠近B线圈 B．将开关S突然断开 C．保持右边电路电流不变 D．将滑动变阻器的阻值调小 [解析：在螺线管A中有磁通量的变化就引起螺线管B中的磁通量变化，所以将滑动变阻器的阻值调小，将开关S突然断开都能使磁通量发生变化，产生感应电流，使灵敏电流计的指针偏转，选项B、D正确；当线圈靠近的时候也可以使穿过B螺线管的磁通量变化，选项A正确。] 2．【难度3】如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心，且通以向上的电流I，则(　D　) A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流 B．当M左右平移时，环中有感应电流 C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流 D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流 [解析：由于直导线电流的磁场是垂直导线的同心圆，故只要L与M保持垂直，穿过金属环M的磁通量就为零，保持不变，环中均无感应电流产生，故选项D正确。] 3．【难度3】如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽为d。一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域。若d>L，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中产生感应电流的时间为(　C　) A．　　 B． C．　　 D． [解析：在线框进入和穿出磁场的过程中，穿过线框的磁通量分别增大和减小，闭合线框中有感应电流产生；整个线框在磁场中运动时，线框中无感应电流产生，所以，线框中有感应电流的时间为，故C正确。] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$