13.3 电磁感应现象及应用-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

物理必修第三册 3.如图所示，匀强磁场的磁感应 B 求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强 强度为B,方向与水平方向的 30 度的大小.（保留一位有效数字） 夹角为30°，图中实线位置有 一面积为S的矩形线圈处于 磁场中，并绕着它的一条边从 (东) 水平位置转到竖直位置（图中虚线位置）.则在： 此过程中磁通量的变化量的大小为 A.3BS B.BS 2 C.3+1BS 2 D.2BS 4.已知北京地面处的地磁场水平分量约为3×： 105T.某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁 感应强度的实验.他们将一小罗盘磁针放在一 个水平放置的螺线管的轴线上，如图所示.小磁 针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源 后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60 角的方向.请在图上标明螺线管导线的绕向，并 温馨提示 请做课时分层检测（二十一） 3 电磁感应现象及应用 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道什么是电磁感应现象。 科学探究 2.探究分析和总结感应电流产生的条件，并能够分析有关问题 探究感应电流产生的条件。 3.了解电磁感应现象的应用， 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、划时代的发现 : (2)实验过程 1.电流的磁效应引起的思考：既然 能够引 开关和变阻器的状态 线圈B中是否有电流 起磁针的运动，那么，为什么不能用磁体使导线 开关闭合瞬间 有 中产生 呢？ 开关断开瞬间 有 2.法拉第的探索：经过长达10年的探索，经历了 开关闭合时，滑动变阻器 无 、运动的过程中才能出现的效应. 的滑片不动 3.电磁感应：由磁产生电的现象。 开关闭合时，迅速移动滑 4.感应电流：由 产生的电流 有 动变阻器的滑片 二、产生感应电流的条件 : 2.产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的 1.探索感应电流产生的条件 发生变化时，闭合导体回路中就产生 (1)实验装置 感应电流 学生电源 三、电磁感应现象的应用 :1.最早的发电机：法拉第的圆盘 :2.电厂里的发电机，生产和生活中广泛使用的 电磁炉等都是根据电磁感应制造的 122 第十三章电磁感应与电磁波初步 (4)不论电路是否闭合，只要电路中磁通量发生 即学即用 变化，电路中就有感应电流 1.判断下列说法的正误 2.如图所示，条形磁体A沿竖直方 (1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有 向插入线圈B的过程中，电流表 感应电流产生 ) ©的指针 (2)穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈内 (选填“不偏转” G 部就一定有感应电流产生 ( 或“偏转”)；若条形磁体A在线 (3)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动 圈B中保持不动，电流表©的指针 (选填 时，电路中会产生感应电流 ( “不偏转”或“偏转”). 关键能力·合作探究 讲练设计探究重，点 要点1划时代的发现 (3)通过法拉第发现电磁感应的过程，我们应该 清楚地看到：法拉第在做出伟大发现的过程中， 探究导入(1)奥斯特发现电 也受着历史局限性的束缚.思维定式的影响使 流的磁效应引发了怎样的思 他在很长一段时间内徘徊不前，但他没有放弃， 考？法拉第对此持有怎样的 他通过偶然发现的现象，经过深入探究，终于找 观点？ 到了将磁转化为电的途径. (2)为什么许多大物理学家对“磁生电”的探索 [典例1]下列说法正确的是 失败，而法拉第却能成功呢？ A.奥斯特发现电流能够使磁针偏转，并提出了 磁能够产生电 B.安培将磁体放在导体线圈附近，线圈中产生 了电流 C.法拉第把两个线圈绕在同一铁环上，一个线 圈接电源，另一个线圈接电流表，在给接电 源的线圈通电和断电的瞬间，可以观察到 探究归纳 一个线圈中有电流 1.奥斯特的“电生磁” D.法拉第发现了电磁感应现象，库仑发现了电 电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用： 流的磁效应 力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联 [听课记录] 系.奥斯特实验中，通电导线南北方向放置，导 线下面的小磁针发生偏转， 2.法拉第的“磁生电” “磁生电”是一种在变化、运动的过程中才出现 的效应，法拉第把引起电流的原因概括为五类， 它们都与变化和运动相联系，这就是：变化的电： 针对训练 流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁体、： 在磁场中运动的导体.他把这些现象定名为电：1.（多选）下列说法正确的是 磁感应现象，产生的电流叫作感应电流。 A.发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现 3.发现电磁感应现象的意义 电流磁效应的科学家是法拉第 (1)电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系： B.奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电 的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一 和磁认识的局限性 学科的诞生. C.产生感应电流的原因都与变化或运动有关 (2)电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的： D.电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生 条件，开辟了人类的电气化时代. 电”的方法，开辟了人类的电气化时代 123 物理必修第三册 2.(多选)自然界中的物理现象大都是相互联系：[典例2]下图中能产生感应电流的是 ( 的，为了寻找它们之间的联系，很多物理学家做： L∠L B4 出了贡献.下列说法正确的是 () A.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象 A 和磁现象之间的联系 B.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象 通人增大的电流 XX xB ×x 和电现象之间的联系 --4--2 ×××× C.欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现： D 象之间存在联系 [听课记录] D.焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能： 和热能之间的转换关系 要点2感应电流产生的条件 探究导入当导体棒切割磁感线运动时（图甲）， /名师点评/… 当条形磁体插入或拔出线圈时（图乙），当开关： 判断是否产生感应电流的技巧 断开或闭合，或移动滑动变阻器的滑片时（图 (1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电 丙)，电流表指针均有摆动.这说明什么问题，三 流的两个条件，二者缺一不可. 种情况下存在着什么共同的规律？ (2)磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变 化”上，磁通量很大，若没有变化，也不会产生 感应电流，磁通量虽然是零，但是变化的，仍然 可以产生感应电流 (3)产生感应电流的实质是其他形式的能转化 为电能， 针对训练 3.如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是 ××××× ××米× XXxX× A.闭合导体环在无 B.图中绕虚线 限大匀强磁场中加 转动的线圈 速平动 C.金属杆切割 D.切割磁感线的 探究归纳 磁感线运动 导体细杆 1.产生感应电流的条件 :4.如图所示，绕在铁芯上的线圈0A 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量 与电源、滑动变阻器和开关组 发生变化.不论什么情况，只要满足电路闭合和 成闭合回路，在铁芯的右端套 磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应 有一个表面绝缘的铜环A.下 电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一 列各种情况中铜环A中没有感应电流的是 定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生 了变化. A.线圈中通以恒定的电流 2.判断感应电流有无的方法 B.通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动 (1)明确电路是否为闭合电路， C.通电时，使变阻器的滑片P做加速移动 (2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化， D.将开关突然断开的瞬间 124 第十三章电磁感应与电磁波初步 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.下列选项中属于电磁感应现象的是 ( ):4.如图所示，闭合的矩形线 x a A.通电导体周围产生磁场 圈abcd放在范围足够大 ××××× B.磁场对通电导体发生作用 的匀强磁场中.在下列情 × + + C.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动： 况下线圈中能产生感应 ×c× 时，在电路中产生电流的现象 电流的是 ( ) D.电荷在磁场中定向移动形成电流 A.线圈向左平移 2.1825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿： B.线圈向上平移 将一个螺线管与电流计相连.为了避免强磁性： C.线圈以ab为轴旋转 磁体的影响，他把电流计放在另外一个房间，当： D.线圈不动 他把磁体插入螺线管中后，立即跑到另一个房5.在一段时间里，法拉第记下了大量实验失败的 日记，然而他却一如既往，没有放弃追求，坚信 间去观察.关于科拉顿进行的实验，下列说法正 既然“电能生磁”，那么“磁也一定能产生电”.正 确的是 ( ) 是在这种执着的追求中，1831年法拉第终于获 A.在科拉顿整个操作过程中，电流计指针不发 得了成功.他制作了两个线圈，分别绕在铁环 生偏转 上，一个线圈与伏特电池连接，另一个线圈的两 B.将磁体插入螺线管瞬间，电流计指针发生偏 端用一根铜线连接起来，这根铜线的下方放有 转，但科拉顿跑到另一房间观察时，电流计： 一根小磁针.法拉第在实验中发现，当开关接通 指针已不再偏转 或断开的刹那间，小磁针都发生微小摆动，而在 C.科拉顿无法观察到电流计指针偏转的原因是： 电流稳定不变时，即使所通电流很大，小磁针也 当时电流计灵敏度不够 不发生任何摆动.这就是人类发现电磁感应现 D.科拉顿无法观察到电流计指针偏转的原因： 象的最初实验，它是物理学上一个重要的里程 是导线过长，电流过小 碑.小磁针偏转是什么原因导致的？为什么电 3.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线 流稳定不变时小磁针不偏转？ 圈B、电流计及开关按如图所示连接.下列说法： 中正确的是 法拉第磁生电实验示意图 A.开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电 流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的： 瞬间电流计指针均不会偏转 C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑！ 动，会使电流计指针静止在中央零刻度 D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速 温馨提示请做课时分层检测（二十二） 滑动，电流计指针才能偏转 125素养演练·提升技能 :探究归纳 1,AC[在定义电场强度和磁感应强度时，都是在场中放一个小物汇典例2][解析]根据产生感应电流的条件知：A选项中，电路没 体，使场对它有力的作用，在电场中放入的是试探电荷，电场强度！闭合，无感应电流：B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大， E用E=E来定义，但E与F,g无关，由E=E可得F=5,故 有感应电流：C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，中恒为零，无 感应电流：D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流 E=0时，F=0,A、C正确：而在磁场中放入一小段通电导线，在磁！ 场中的受力大小与导线放置的方向有关，平行于磁场方向放置时， [答案]B 磁场力F-0,垂直于磁场方向放置时，磁场力F最大，在定义式针对训练 B=开中，道电号线必须垂直痘场方向就置，因比，B.D特误.] !3.C[闭合导体环在无限大匀强磁场中加速平动，磁通量没有变化， 不能产生感应电流，故A错误：线圈与磁场方向平行，磁通量不发 2.C[两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一位！ 生改变，故不能产生感应电流，故B错误：闭合回路中金属杆切割 置，并且电流方向都与磁场方向垂直，由于导线所在处的磁感应强！ F 磁感线运动，能够产生感应电流，故C正确：导体细杆切割磁感线， 度B是确定的，根据磁感应强度的定义式B=立可知，当1确定！ 但是没有闭合回路，故不能产生感应电流，故D错误，」 时，F心I,则F-I图像应是一条过原点的直线，故C正确.] !4,A[线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环 3.C[取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正，则中=BSsin30° A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 合BS,线圈处于竖直位置，磁感线从线圈另一面穿过，磁通量中，-日 滑动时，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的磁通量变化，产生感应电流.将开关突 BScos30°= 5S,故磁通量的变化量大小为师=④一= 2 然断开的瞬问，线圈产生的磁场从有到无消失，穿过铜环A的磁 B十1BS,C正确.] 通量变化，产生感应电流，故选A.门 素养演练·提升技能 4,解析通电螺线管在坐标原点处产生的磁场沿x轴 正方向，由安培定则即可确定电流的绕向如图所示 :1.C[电流能产生磁场，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，故A 设螺线管在小磁针处产生磁场的磁感应强度为B 错误；通电导体在磁场中受到磁场力作用，不是电磁感应现象，故 则有tan60°= B. B错误；闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产 生电流的现象是电磁感应现象，故C正确：电荷在磁场中定向移动 即B,=B,an60°=3X10-5X√5T≈5X10-5T. 形成电流，不是电磁感应产生的电流，不是电磁感应现象，故D 答案图见解析5×10-5T 错误，」 3 电磁感应现象及应用 2.B[科拉顿将磁体放入螺线管时，穿过线圈的磁通量变化，回路中 产生感应电流，电流计指针偏转，之后，穿过线圈的磁通量保持不 必备知识·自主梳理 变，回路中无感应电流，电流计指针不偏转，但由于科拉顿放完磁 一、1.电流电流2.变化4.电磁感应 体后跑到另一室观察，所以他观察不到偏转，只有B项正确.」] 二、2.磁通量 三、1.发电机2.变压器 :3.A[开关闲合后线圈A插入或拔出、移动滑动变阻器滑片或线圈 即学即用 A插入线圈B中后开关闭合和断开的瞬间都可以使穿过线圈B 1.(1)×(2)/(3)/(4)× 的磁通量发生变化，都会使线圈B所在回路产生感应电流，引起电 2.偏转不偏转 流计指针偏转，选项A正确，B、C错误：开关闭合后，只要滑动变 关键能力·合作探究 阻器的滑片P滑动，不论匀速或加速，都会使得线圈A的磁感应 要点1 强度发生变化，从而使得穿过线圈B的磁通量发生变化，都会产生 (1)提示：在自然界和谐统一的科学信念下，相信自然力是统一 感应电流而引起电流计指针发生偏转，选项D错误.] 的，物理关系都是对称的，认为既然电流可以产生磁场，反过来，磁！ 场也可以产生电流。法拉第坚信：磁与电之间也应有类似的“感：4.C[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αb为轴旋转，穿过线圈的磁通量发 (2)提示：许多大物理学家如菲涅耳、安培、科拉顿、亨利等，他们对： 生了变化，线圈中会产生感应电流，选项C正确.] 磁生电探索失败的原因，可归纳为两条： :5.感应电流的磁场使小磁针偏转.电流稳定时线圈中的磁通量不发 ①“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的动态效应，大！ 生变化，在无电源的线圈中不能产生感应电流， 多数物理学家把它看成了静态效应，静等其变，研究思路不对. ②科学实验的多次失败和挫折，使大多数物理学家知难面退、望而 4 电磁波的发现及应用 却步，而法拉第凭着迎难而上、对科学坚韧不拔的探索精神、献身 精神，十年磨一剑，终成大器 5能量量子化 探究归纳 [典例门[解析]臭斯特发现电流能够使磁针偏转，并提出了电关键能力·合作探究 流的磁效应，选项A错误：安培将磁体放在导体线圈附近，线渴中· 没有电流，选项B错误；法拉第把两个线圈绕在同一铁环上，一个！ 一、1.变化2.(1)电场(2)磁场 线圈接电源，另一个线圈接电流表，在给接电源的线圈通电和断电二1.变化2.光速3.赫兹4.(1)入f(2)3.0×108(3)波长 的瞬间，可以观察到另一个线圈中有电流，选项C正确：法拉第发 频率(4)无线电波可见光y射线5.(1)物质能量 现了电磁感应现象，奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误. (2)电磁波(3)无线 [答案]C :三、1.(1)电磁波温度(2)波长较短2.(1)完全(2)①向外辐 针对训练 射②温度3.(1)整数倍(2)最小能量值e(3)普朗克常量 1,CD「奥斯特发现了电流的磁效应，他的思雏和实践突破了人类： 对电与磁认识的局限性，发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故 6.626×10别(4)能量子v4.(1)量子化量子化 A、B错误：产生感应电流的原因都与变化或运动有关，电磁感应现 (2)①最稳定②能量状态能量较低③能级之差 象的发现，宣告了电磁学的诞生，开辟了人类的电气化时代，故C、即学即用 D正确.] 1(1)×(2)×(3)/(4)/(5)×(6)× 2.ABD 欧姆发现了欧姆定律，说明了电阻一定时，电流与电压的关键能力·合作探究 关系，C错误.门 要点2 要点1 提示：电流表指针均有摆动，说明三种情况下均产生了感应电流.！提示：电荷受到静电力作用做加速运动，线阔中通入恒定电流时， 共同点是三种情况下，闭合线翻的磁通量均发生变化. :粒子不会被加速.这个现象告诉我们变化的磁场能产生电场 233