第31讲 电磁感应现象及应用 讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

本高中物理讲义聚焦电磁感应现象及应用核心知识点，以奥斯特实验“电生磁”为前导，通过逆向思维提出“磁能否生电”问题，引导学生从实验现象中抽象概括产生感应电流的条件，构建“磁通量变化”模型并联系发电机等应用。 该资料以科学思维（抽象磁通量变化本质）和科学探究（设计实验方案）为核心，通过自我诊断题辨析错误前概念，精讲精练剖析磁通量变化类型，结合电磁感应对电气时代的影响渗透科学态度与责任。课中助力教师引导探究，课后通过诊断报告和分层练习帮助学生查漏补缺。

人教版（2019）必修三第十三章 电磁感应与电磁波初步 讲义二次备课 第31讲 电磁感应现象及应用 教学目标： 一、物理观念 认识电磁感应现象是实现机械能转化为电能的重要途径，初步建立“电与磁”相互联系和转化的物质观念。 理解产生感应电流的条件是通过磁场相互作用实现的，深化对物质间相互作用多样性的认识。 二、科学思维 能够从法拉第等科学家的实验现象中，抽象并概括出产生感应电流的普遍条件——“穿过闭合回路的磁通量发生变化”。 能辨析“有磁场”和“有磁通量变化ˊ的区别，破除“有磁场就能产生电流”的错误前概念。 能运用“磁通量变化”模型判断各种情境下是否会产生感应电流。 三、基于奥斯特实验 (“电生磁”)能自然提出“磁能否生电”的逆向思维问题。 能模仿或设计实验方案，利用线圈、磁铁、电流表等器材探究产生感应电流的条件。 能通过观察实验现象，分析、比较、归纳不同实验操作(磁铁动、线圈动、磁场变)的共同本质，最终得出结论。 四、科学态度与责任 体会电磁感应现象的发现对人类社会进入电气时代的革命性影响，了解发电机、变压器等应用如何改变了世界，增强社会责任感与民族科技自豪感。 重难点： 重点：探究感应电流的产生条件、理解“磁通量及其变化”是判断感应电流是否产生的本质依据。 难点：对“磁通量变化”的深入理解和灵活应、从实验现象抽象概括出本质规律的科学思维过程。 自主学习（带着问题研读教材）： 问1、下列器材是探感应电流产生的条件实验所用器材，请用笔画线表示导线，连接成实验所需的电路，并分析哪个回路会产生感应电流？ 开关断开、闭合瞬间产生电流的原因是什么？开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片时，产生电流的原因是什么？ 问2、什么是电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？让磁通量变化的方法有哪些？ 问3、电磁感应现象有哪些应用？请举例说明之。 自我诊断找差距： 1．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．将绕在条形磁体上的线圈与电流表组成闭合回路，然后观察电流表示数的变化 B．在通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，一段时间后观察电流表示数的变化 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体后，再到相邻房间去观察电流表示数的变化 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，观察电流表示数的变化 2.下列现象中利用的主要原理与电磁感应有关的是(　　) 　 　　　　 A.如图甲,导线通电后,小磁针发生偏转 B.如图乙,摇动电线,电流计指针发生偏转 C.如图丙,通电后,导电液体旋转 D.如图丁,通电后弹簧上下振动 3．(多选)下面属于电磁感应现象的是(　　) A．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象 B．通电导体周围产生磁场 C．变化的磁场使闭合电路中产生电流 D．电荷在电场中定向移动形成电流 4.下列各图中能产生感应电流的是(　　) 　　 　　　　　　 5.关于感应电流，下列说法正确的是 ( ) A.只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流 B.只要闭合电路中有部分导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流 C.当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流 D.若闭合电路中没有导体做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流 6. 如图所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线，分别通有大小相同、方向如图所示的电流，要使穿过由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，应切断的电流是(　　) A．i1 B．i2 C．i3 D．i4 7.如图所示,一有界匀强磁场,宽度为d,将一边长为l的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域,若d>l,则线圈中不产生感应电流的时间等于(　　) A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. 8.如图所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线框中不能产生感应电流的是(　　) A．导线中的电流变大 B．线框以PQ为轴转动 C．线框向右平动 D．线框以AB边为轴转动 9.近年来无线充电技术已经在生活中广泛应用。小慧同学利用两个线圈制作了一个简易的无线充电装置，装置模型如图所示。感应过程中送电线圈可产生变化的磁场，从而使受电线圈中产生电流。下列说法错误的是 () A.该装置利用了电磁感应现象 B.感应过程中穿过受电线圈的磁通量要发生变化 C.当穿过受电线圈的磁通量为零时，受电线圈中一定无感应电流 D.两线圈不必正对也能实现无线充电 诊断报告 我做错的题目有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我有待掌握的教材考点有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我的疑难问题有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 精讲精练补短板： 一、题型剖析 1.感应电流有无的判断 判断电路中是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合导体回路的磁通量是否发生变化.分析磁通量是否发生变化，就必须要弄清楚相关磁场的磁感线分布情况，而对于立体图，往往还需将立体图转换为平面图，如俯视图、侧视图等。 例1. 如图所示的装置，在下列各种情况中，不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接通的瞬间 B．开关S接通后，电路中电流稳定时 C．开关S接通后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间 D．开关S断开的瞬间 二、磁通量变化的几种情况 1．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，磁感应强度B不变，闭合回路的有效面积S发生变化。如图(a)(b)所示，ΔΦ＝B(S2－S1)＝BΔS。 2．闭合回路的面积S不变，磁感应强度B发生变化。如图(c)所示，ΔΦ＝(B2－B1)S＝ΔBS。 3．磁感应强度B和闭合回路的面积S都发生变化，ΔΦ＝B2S2－B1S1。 例2.如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁体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 三、导体切割磁感线问题 在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意： (1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”，就不能说切割。如图所示，甲、乙两图中，导体棒运动时“切割”磁感线；而图丙中，导体棒的速度方向与磁场方向相同，导体棒运动时没有“切割”磁感线；图丁中，导体棒垂直纸面向里运动，也没有“切割”磁感线。 (2)即使是闭合回路的部分导体“切割”了磁感线，也不一定就能产生感应电流。例如：如图甲所示，尽管线框的左右两段的导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，线框中没有感应电流；如图乙所示，线框的左段导体“切割”磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；如图丙所示，闭合线框在非匀强磁场中运动，“切割”了磁感线，同时穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流；如图丁所示，线框 abcd的一部分在匀强磁场中向上平动，尽管是部分切割，但穿过线框的磁感线条数不变，通过闭合线框的磁通量不变，在线框中没有感应电流。 由以上讨论可知，导体切割磁感线不是导体中产生感应电流的充分条件，归根结底还是要看穿过闭合回路的磁通量是否发生变化 例3.(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.金属棒 ab、cd的运动速度分别是v₁、v₂，方向如图，且回路中有感应电流产生，则v₁与v₂的大小关系可能为( ) D. v1、v2任意关系都可以 四、电磁感应现象的应用 例4.与一般吉他以箱体的振动发声不同，电吉他靠拾音器发声。如图所示，拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成。磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性，即琴弦也产生自己的磁场。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时，线圈中就会产生相应的感应电流，并最终还原为声音信号。下列说法正确的是( ) A.若磁体失去磁性，电吉他仍能正常工作 B.换用尼龙材质的琴弦，电吉他仍能正常工作 C.琴弦振动的过程中，线圈中电流的方向不会发生变化 D.拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号 二、巩固练 A组　夯实基础 1.如图所示，这款滑板车在滑行时车轮会发光，拆开车轮，车轮里没有装电源，里面有3 块磁铁包围一线圈，线圈连着发光二极管，轮子一转，二极管就亮.发光轮的工作原理与下列哪个实验的原理相同( ) 2.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒 ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过导轨平面，且磁场与竖直方向的夹角为 在下列各过程中，一定能在回路中产生感应电流且穿过回路的磁通量增大的是( ) A.只减小θ角 B.同时减小磁感应强度 B 和θ角 C. ab向左运动，同时减小磁感应强度B D.同时增大磁感应强度 B 和θ角 3.如图所示，虚线MN左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，闭合线框位于纸面内，在其由位置Ⅰ沿直线运动到位置Ⅱ的过程中，下列说法中正确的是 ( ) A.磁通量一直变小 B.磁通量一直不变 C.有感应电流 D.没有感应电流 4.如图所示，Oxyz坐标系中，一铜环位于xOz平面内且圆心为坐标原点O，通电长直导线位于xOy平面内且与x轴平行，下列操作能使铜环中产生感应电流的是(　　) A．铜环沿x轴正方向平移 B．铜环沿y轴正方向平移 C．铜环沿z轴正方向平移 D．改变导线中电流方向 5.动圈式话筒因其耐用、噪音低、稳定性好等优点，在教学、KTV 等场景中有广泛应用.它的结构图如图所示，当对着话筒讲话时，声音使膜片振动，与膜片相粘连的线圈跟随膜片一起振动.下列说法正确的是( ) A.动圈式话筒将电信号转变为声音信号 B.动圈式话筒的原理与电动机的原理相同 C.线圈随膜片振动时，穿过线圈的磁通量会改变 D.线圈随膜片振动时线圈中产生的电流方向不变 6.某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素. (1)通过图(a)所示的实验得知：当磁体向上运动时，电流计指针向右偏转，此时线圈中磁通量在 (填“增加”或“减少”). (2)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图(b)的电路.若图(b)电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 (填“左”或“右”)端. (3)若图(b)电路连接正确，开关闭合后，将铁芯从线圈中快速抽出时，观察到电流计指针 (填“偏转”或“不偏转”) 7.(多选)磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用的装置如图所示，将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以瞬时脉冲电流，线圈中产生瞬间的高强度脉冲磁场穿过头颅时在脑部特定区域产生感应电流，从而对脑神经产生电刺激作用，下列结论正确的是( ) A.脉冲电流流经线圈会在其周围产生高强度的磁场，这是电磁感应现象 B.脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电流是电磁感应现象 C.若将脉冲电流改为恒定电流，也可持续对脑神经产生电刺激作用 D.若脉冲电流最大强度不变，缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电流会增大 8.地下电缆方向及深度探测装置示意图如图所示,圆形金属线圈可沿水平面不同方向运动,若水平地面Oxy下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线,P、M和N为地面上的三点,线圈圆心P点位于导线正上方,MN平行于y轴,PN平行于x轴,P、Q关于导线上下对称。则(　　) A.电流I在P、Q两点产生的磁感应强度相同 B.线圈沿y方向加速运动时将产生感应电流 C.线圈从图中位置运动到N点过程中将产生感应电流 D.线圈从N点沿直线加速运动到M点过程中将产生感应电流 B组　素养提升 9.如图所示，金属裸导线框 abcd放在水平光滑金属导轨上向右运动，空间中存在垂直水平面向下的匀强磁场，导轨和导线框中分别接有灵敏电流计G₁、G₂,则( ) A. G₁的指针和G₂的指针都发生偏转 B. G₁的指针发生偏转,G₂的指针不发生偏转 C. G₁的指针不发生偏转，G₂的指针发生偏转 D. G₁的指针和G₂的指针都不发生偏转 10. (多选)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。竖直面内的金属圆环的直径所在直线O1O2与两磁场的边界重合。下列变化在环中能产生感应电流的是(　　) A．增大金属圆环的直径 B．让金属圆环以O1O2为轴转动90°过程中 C．向上平移金属圆环 D．在金属圆环的正下方放一根与图中磁场边界平行的通电直导线 11.(多选题)在我国南海上有一浮桶式灯塔,其结构如图所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),其内部为产生磁场的磁体,磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对于磁体沿竖直方向上下运动,线圈与塔灯相连,下列说法正确的是(　　) A.该装置的工作原理是电磁感应现象 B.当海面无波浪时,该塔灯能够发光 C.当海面有波浪时,该塔灯无法发光 D.圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等 12. 某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。如果线圈A中电流i随时间t按如图所示的A、B、C、D四种情况变化，那么在t1到t2这段时间内，四种情况中线圈B中没有产生感应电流的是(　　) 13. 我国拥有世界上最大单口径射电望远镜，被称为“天眼”。如图所示，“天眼”的“眼眶”所围圆面积为S，其所在处地磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面垂直、平行的分量分别为B1、B2，则(　　) A．在地球自转180°的过程中，地磁场穿过“眼眶”磁通量的变化量为0 B．穿过“眼眶”的磁通量大小为B2S C．在地球自转90°的过程中，地磁场穿过“眼眶”磁通量的变化量为B2S D．磁通量是矢量，方向与磁感应强度方向相同 14.我国自主生产的汽车中配置了一种先进的制动系统——防抱死制动系统(ABS)。它有一个自动控制刹车系统的装置,原理如图,铁质齿轮P与车轮同步转动,它的右侧有一个绕有线圈的磁体,M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时,线圈中会产生感应电流。则下列有关ABS的说法正确的是(　　) A.汽车防抱死制动系统(ABS)正常工作时,汽车车轮一直在滑动 B.齿轮P从图示位置沿顺时针方向转过α角的过程中,穿过线圈的磁通量增大 C.当汽车静止时,齿轮被磁化,穿过线圈的磁通量最大,线圈中产生的感应电流最大 D.当齿轮靠近线圈时被磁化,使穿过线圈的磁通量增大,线圈中产生感应电流 15.(多选)如图所示，在空间直角坐标系中，两条彼此绝缘的长直导线分别与Ox、Oy轴重合，电流均沿坐标轴正方向，已知真空中距无限长通电直导线的距离为r处的磁感应强度B＝k(k为常数)。一闭合圆形金属线圈的圆心O′在xOy平面内沿直线y＝x运动，线圈的半径为R，y>R。下列说法正确的是(　　) A．线圈的匝数越多，穿过线圈的磁通量越大 B．若I1＝2I2，则圆心O′处的磁感应强度沿z轴正方向 C．若I1＝I2，则金属线圈中有感应电流产生 D．若2I1＝I2，则金属线圈中有感应电流产生 教学反思： 第31讲 电磁感应现象及应用参考答案 自主学习（带着问题研读教材）： 问1、线圈B与电流计组成的回路会产生电流；开关闭合或断开瞬间，以及保持开关闭合并改变滑动变阻器的滑片位置时，线圈A 中的电流变化，线圈B中的磁场发生了变化，穿过线圈B的磁通量也发生了变化，线圈B中有感应电流产生。 问2、利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，此电动势称为感应电动势，若将此导体闭合成一回路，则该回路形成感应电流。产生电磁感应现象的两种情况：(1)导体在磁场中做切割磁感线的相对运动而产生电磁感应现象产生电磁感应现象的两种情况；(2)磁场变化使穿过闭合回路的磁通量改变而产生电磁感应现象。 产生感应电流条件的两种表述：(1)当穿过线圈的磁通量发生变化时就将产生电磁感应现象，线圈里产生感应电动势.若线圈闭合，则线圈里就将产生感应电流；(2)当导体在磁场中做切割磁感线运动时就将产生电磁感应现象，导体里产生感应电动势.若做切割磁感线运动的导体是某闭合电路的一部分，则电路里就将产生感应电流。 让磁通量变化的方法有变化的磁场、运动的磁体、在磁场中运动的导体。 问3、生产中广泛使用的变压器、发电机等是根据电磁感应制造的。生活中很多电器的工作原理都应用到电磁感应现象，如动圈式话筒、电视机、手机、录音机、电磁炉等。其中动圈式话筒的工作原理是：话筒是把声音信号转变为电信号的装置，动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的，当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的音圈也随着一起振动，音圈在永久磁体的磁场里振动，其中就会产生感应电流，感应电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。 电磁炉的工作原理是：电磁炉的炉面一般是耐热陶瓷板，陶瓷板下面的铜制线圈接入大小和方向都变化的电流以后，产生变化的磁场，铁锅、不锈钢锅的底部在变化的磁场中产生环状的感应电流，让锅底快速发热，对食物进行加热。 自我诊断找差距： 1.D 2.B 3.AC 4.D 5.C 6.D 7.C 8.B 9.C 精讲精练补短板： 一、题型剖析 例1.B 例2.D 例3.AB 例4.D 二、巩固练 A组　夯实基础 1.D 2.A 3.C 4.C 5.C 6.减少、左、偏转 7.BD 8.C B组　素养提升 9.A 10.CD 11.AD 12.D 13.A 14.D 15.BD - 4 - 学科网（北京）股份有限公司 $