3. 电磁感应现象及应用（举一反三讲义）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，以历史发现（奥斯特电生磁、法拉第磁生电）为起点，系统梳理产生感应电流的条件（磁通量变化），延伸至变压器、发电机等实际应用，构建完整知识支架。 资料通过实验探究（如感应电流条件的实验操作与现象分析）培养科学探究能力，结合例题及变式题（如罗兰实验分析）提升科学推理能力，融入生活应用实例（动圈式耳机、自发电门铃）深化物理观念。课中辅助教师演示与讲解，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

3. 电磁感应现象及应用 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 知识归纳 【知识点1 划时代的发现】 1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，说明电流产生磁场，这种作用称为电流的磁效应，即“电能生磁”。 2.1831年，19世纪伟大的物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁能生电”。 3.由磁得到电的现象叫作电磁感应现象。在电磁感应现象中产生的电流叫作感应电流。 4.划时代的发现的意义：为电和磁的统一创造了条件，推动人类进入电气化 【例1】物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家的贡献说法正确的是（　　） A．安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的联系 B．奥斯特是第一个发现电磁感应现象的科学家 C．安培在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律——库仑定律 D．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线的方法描述电场 【答案】D 【详解】A．奥斯特在1820年通过实验发现通电导线能使小磁针偏转，首次揭示了电与磁的联系，而非安培。故A错误。 B．电磁感应现象（即变化的磁场产生电流）是由法拉第在1831年首次发现的，而非奥斯特。故B错误； C．库仑在1785年通过扭秤实验确立了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力规律（库仑定律），而非安培。故C错误； D．法拉第在19世纪30年代提出了电场的概念，并引入了电场线（或力线）这一直观方法来描述电场，故D正确。 故选D。 【变式1-1】科学的发展离不开科学家的不断探索。关于科学家及其贡献，下列说法正确的是（　　） A．安培根据通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似提出分子电流假设，揭示磁现象的本质 B．法拉第通过电磁感应的实验总结出法拉第电磁感应定律 C．开普勒发现太阳对行星有吸引力，且这个吸引力与太阳和行星间距离平方成反比 D．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电磁感应 【答案】A 【详解】A．通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，法国学者安培（André-Marie Ampère，1775—1836）由此受到启发，提出了著名的分子电流假说。他认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。安培的假说能够解释一些磁现象，比如磁化和消磁，A正确； B．法拉第通过大量的实验研究发现了电磁感应现象，后来的科学家韦伯和纽曼利用他大量的实验数据用科学计算得到了法拉第电磁感应定律，B错误； C．牛顿发现太阳对行星有吸引力，且这个吸引力与太阳和行星间距离平方成反比，开普勒发现了行星运动的三定律，C错误； D．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，表明电流在周围能够激发出磁场，对放入其中的小磁针有磁场力的作用，从而使得小磁针发生偏转，这种现象被称为电流的磁效应，D错误。 故选A。 【变式1-2】（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 【答案】CD 【详解】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，发现电磁感应现象的科学家是法拉第，产生感应电流的原因都与变化或运动有关。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。 故选CD。 【变式1-3】某小组用如图所示装置验证著名的“罗兰实验”：让橡胶圆盘带上大量的负电荷，在圆盘附近点处悬挂一枚可以任意转动的小磁针，当圆盘绕中心轴按图示方向在水平面内高速旋转时，小磁针会发生偏转。分别为圆盘正上方和正右方的两点，下列说法错误的是（　　） A．小磁针发生偏转，说明了运动电荷能产生磁场 B．小磁针发生偏转，说明了圆盘产生了感应电流 C．若将小磁针悬挂在点，则极的指向竖直向上 D．若将小磁针悬挂在点，则极的指向竖直向下 【答案】B 【详解】AB．由题意可知，磁针受到磁场力的作用，原因是由于电荷的定向移动，从而形成电流，而电流周围会产生磁场，不能说明圆盘产生了感应电流，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； CD．圆盘带负电，根据右手定则可知，圆盘中心轴处的磁场方向向上，类似于条形磁铁发出的磁场，若将小磁针悬挂在点，则极的指向竖直向上，若将小磁针悬挂在点，则极的指向竖直向下，故CD正确，不符合题意； 本题选择错误的，故选B。 【知识点2 产生感应电流的条件】 1. 实验探究 （1）实验电路图 （2）实验过程 实验操作 实验现象 （线圈B中有无电流） 分析论证 开关闭合瞬间 有 线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；线圈B中磁场不变时，线圈B中无感应电流 开关断开瞬间 有 开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动 无 开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片 有 （3）实验结论 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。 2. 判断电路中能否产生感应电流的一般流程 3. 对导体切割磁感线的理解及应注意的问题 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“割断”，就不能说切割。如图所示，（a）、（b）两图中，导体棒是真“切割”，而（c）图中，导体棒没有切割磁感线。 （2）即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流。如图所示，对于图甲（匀强磁场），尽管导体“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流产生；对于图乙，导线框的一部分“切割”了磁感线，穿过线框的磁通量减少，线框中有感应电流产生；对于图丙，闭合导线框在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，同时穿过线框的磁通量减少，线框中有感应电流产生。 （3）即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线运动，也不能保证一定产生感应电流。如图所示，导线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但在线框中没有感应电流产生。 【例2】下列选项中的操作，能产生感应电流的是（　　） A．图1中，条形磁铁向下靠近不闭合金属线圈的过程 B．图2中，磁铁静止不动，撑开的弹性金属线圈放手后收缩的过程 C．图3中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，磁铁靠近线圈的过程 D．图4中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，线圈绕中轴线转动的过程 【答案】B 【详解】A．图1中，条形磁铁向下靠近不闭合金属线圈的过程，由于不是闭合回路，所以不会产生感应电流，故A错误； B．图2中，磁铁静止不动，撑开的弹性金属线圈放手后收缩的过程，穿过金属线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，故B正确； C．图3中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，磁铁靠近线圈的过程，穿过金属线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误； D．图4中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，线圈绕中轴线转动的过程，穿过金属线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故D错误。 故选B。 【变式2—1】（25-26高二上·山东济南·期末）关于感应电流的产生，下列说法正确的是（　　） A．导体切割磁感线运动时，一定能产生感应电流 B．电路中磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 C．闭合电路中，穿过电路的磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 D．闭合电路中，导体沿磁感线方向运动时，一定能产生感应电流 【答案】C 【详解】A．导体切割磁感线运动时，若导体未构成闭合电路的一部分，则无法形成感应电流，故A错误； B．磁通量变化是产生感应电流的必要条件之一，但若电路不闭合（如断开开关的回路），即使磁通量变化，也只产生感应电动势而无电流，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律：闭合电路中，磁通量变化必然引起感应电动势，从而在闭合回路中形成感应电流，故C正确； D．导体沿磁感线方向运动时，不切割磁感线，不产生感应电流，故D错误。 故选C。 【变式2—2】．在下列图示中，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．甲图中，圆环绕图示直径旋转 B．乙图中，圆环在匀强磁场中绕图示轴线转动 C．丙图中，圆环沿通有恒定电流的长直导线方向向上平移 D．丁图中，圆环向条形磁铁N极方向平移 【答案】C 【详解】A．圆环绕图示直径旋转，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故A不符合题意； B．圆环在匀强磁场中绕图示轴线转动，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B不符合题意； C．圆环沿通有恒定电流的长直导线方向向上平移，穿过圆环的磁通量不发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故C符合题意； D．根据条形磁铁的磁感应特征可知，圆环向条形磁铁N极平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D不符合题意。 故选C。 【变式2—3】（多选）某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象，下列说法中正确的是（    ） A．在甲图中，AB导线上下运动时，发现有感应电流产生 B．在乙图中，将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量相同 C．在丙图中，闭合开关S后，将滑片P向右移动的过程中，由于导线没有做切割磁感线的运动，故没有感应电流产生 D．在丙图中，闭合开关S后，滑片P向左减速移动的过程中，穿过线圈B的磁通量增加 【答案】BD 【详解】A．在甲图中，AB导线上下运动时，由于运动方向与磁场方向平行，AB导线没有切割磁感线，所以不会有感应电流产生，故A错误； B．在乙图中，将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量相同，只是磁通量的变化率不同，故B正确； C．在丙图中，闭合开关S后，将滑片P向右移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变大，则线圈A中的电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，则有感应电流产生，故C错误； D．在丙图中，闭合开关S后，滑片P向左减速移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值小，则线圈A中的电流增大，穿过线圈B的磁通量增加，故D正确。 故选BD。 【知识点3 电磁感应现象的应用】 1、电磁感应现象的定义：由磁生电的现象称为电磁感应。 2、感应电流：电磁感应现象中产生的电流称为感应电流。 3、电磁感应现象的应用 （1）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。 （2）电厂中发电机是根据电磁感应制造的。 【例3】（25-26高二上·内蒙古赤峰·期末）如图所示是动圈式耳机的结构图，振动膜与线圈连接，线圈安放在永磁体磁极间的空隙中，能够自由运动。当音频电流通过线圈时，安培力使线圈振动，振动膜随着线圈振动而发声。下列描述正确的是（   ） A．只有音频输入电流是变化的，耳机才能发声 B．如果音频输入电流是恒定的，耳机也能发声 C．如果人对着耳机讲话，线圈中能产生电流 D．如果人对着耳机讲话，线圈中不能产生电流 【答案】AC 【详解】AB．当线圈中通以恒定电流时，受到的安培力恒定，故不会振动则不能发声，故A正确，B错误； CD．人对着耳机讲话，线圈中能产生电流，声波引起膜片振动，线圈和膜片是连在一起的，连在膜片上的线圈就一起振动，线圈在永久磁体的磁场里振动，切割磁感线产生感应电流，故C正确，D错误； 故选AC。 【变式3—1】（多选）如图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮过程磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A．按住按钮不动，门铃一直响 B．按下按钮过程，螺线管中产生感应电流 C．松开按钮过程，螺线管中产生感应电流 D．若磁铁两磁极反转，门铃将不能正常工作 【答案】BC 【详解】A．按住按钮不动，稳定后，穿过螺线管的磁通量保持不变，不会产生感应电流，门铃不会响，故A错误； B．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量增加，螺线管中产生感应电流，故B正确； C．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量减少，螺线管中产生感应电流，故C正确； D．若磁铁两磁极反转，按下按钮过程或松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量均会发生变化，螺线管中均会产生感应电流，门铃能正常工作，故D错误。 故选BC。 【变式3—2】如图甲所示，列车车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地面（测量仪未画出），、为接测量仪器的端口，磁铁的匀强磁场垂直地面向下、宽度与线圈宽度相同，俯视图如图乙。当列车经过线圈的过程中，下列说法正确的是（　　） A．线圈的磁通量一直增加 B．线圈没有感应电流 C．线圈的磁通量先增大后减小 D．线圈的磁通量先减小后增大 【答案】C 【详解】当列车经过线圈的过程中，线圈的磁通量先增大后减小，根据电磁感应规律可知，线圈会有感应电流。 故选C。 【变式3—3】电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。图中能说明这一原理的是（　　） A．通电导体在磁场中受到安培力 B．导体棒切割磁感线产生感应电流 C．通电螺线管的磁性强弱与电流大小有关 D．通电导体周围存在磁场 【答案】B 【详解】由题意可知，刷身份证时会产生感应电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其工作原理为电磁感应现象。 A．图中有电源，为电动机的工作原理，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，故A不符合题意； B．图中没有电源，为发电机的工作原理，是根据电磁感应现象制成的，故B符合题意； C．图示的实验是探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系，运用了电流的磁效应，故C不符合题意； D．图示为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故D不符合题意。 故选B。 模块三 课后作业 一、单选题 1．（25-26高二上·湖南永州·期末）以下是几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片，下列说法正确的是（　　） A．图甲中金属框在同一平面内沿平行于通有恒定电流的直导线方向运动，线框中无感应电流 B．图乙中构成等边三角形，处磁场方向平行于向左 C．图丙中地磁场垂直于地面的磁感应强度分量在南半球竖直向下，北半球竖直向上 D．图丁中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为 【答案】A 【详解】A．图甲中与通电导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，线框中磁通量不变，不会产生感应电流，故A正确； B．若两导线的电流相等，根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向斜向右下，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向斜向右上，则磁场在C处相互叠加，如图所示 可知C处磁场方向平行于导线AB连线向右，但题中导线B的电流大，则导线B产生的磁场较强，根据平行四边形定则可知C处磁场方向不可能平行于导线AB连线向左，故B错误； C．地磁场在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量，故C错误； D．图丁中条形磁体内部磁场方向向上，且向上穿过两环的磁感线条数是相同的；磁铁外部线圈所在位置磁场方向向下，且环面积越大，向下穿过的磁感线条数越多，由于2环面积大，抵消的磁感线条数较多，故图丁中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为，故D错误。 故选A。 2．（25-26高二上·云南昆明·期末）图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示。其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，屋内的门铃会响（M中流过的电流越大，门铃就越响）。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A．按住按钮不动，门铃会一直响 B．松开按钮的过程，门铃不会响 C．按下按钮的快慢不同，门铃的响度不同 D．按下和松开按钮过程，通过M的电流方向相同 【答案】C 【详解】A．按住按钮不动，则穿过螺线管的磁通量不变，螺线管中无感应电流产生，则门铃不会响，故A错误； B．松开按钮的过程，穿过螺线管的磁通量减小，在螺线管中产生感应电流，则门铃会响，故B错误； C．按下按钮的快慢不同，则磁通量的变化率不同，则感应电动势不同，通过M的电流大小不同，门铃的响度不同，故C正确。 D．按下和松开按钮过程，穿过线圈的磁通量分别为向右的增加和减小，根据楞次定律可知，通过M的电流方向相反，故D错误。 故选C。 3．（25-26高二上·福建漳州·期末）如图，匀强磁场方向水平向右。矩形导线框置于磁场中，可绕固定轴ab或cd转动，其中ab、cd轴均在纸面内，cd轴水平，两轴相互垂直。下列操作中，能使导线框产生感应电流的是（　　） A．增大磁感应强度B B．使导线框水平向右移动 C．使导线框绕ab轴转动 D．使导线框绕cd轴转动 【答案】C 【详解】ABD．要能使磁场中的矩形导线框产生感应电流，则穿过导线框的磁通量要发生变化，磁感应强度B增大、导线框向右平移、导线框绕cd轴转动，穿过导线框的磁通量始终为零，不会产生感应电流，故ABD错误； C．导线框绕ab轴转动，穿过导线框的磁通量发生变化，能产生感应电流，C正确。 故选C。 4．（25-26高二上·江苏无锡·期末）如图所示，矩形线圈位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的两条边与导线平行。线圈以速度远离直导线。下列说法中正确的是（　　） A．线圈会产生感应电流 B．线圈不会产生感应电流 C．只有线圈速度足够大，线圈才会产生感应电流 D．只有直导线电流足够大，线圈才会产生感应电流 【答案】A 【详解】通电长直导线周围的磁场是非匀强磁场，离导线越远，磁场越弱。当线圈以速度v远离直导线时，穿过线圈的磁场变弱，因此穿过线圈的磁通量会减小。根据法拉第电磁感应定律，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流，与速度和电流大小无关。 故选A。 5．（25-26高二上·安徽·期末）水平面某一区域存在具有平行边界的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，一闭合金属框在外力作用下匀速通过磁场区域，过程中依次经过位置a、b、c、d，如图所示。下列关于金属框运动过程中感应电流的说法，正确的是（　　） A．位置a处，金属框中存在感应电流 B．从位置a到位置b过程中，金属框中始终存在感应电流 C．从位置b到位置c过程中，金属框中始终存在感应电流 D．从位置c到位置d过程中，金属框中始终无感应电流 【答案】A 【详解】A．金属框中产生感应电流的条件是穿过金属框的磁通量发生变化。位置a处，穿过金属框的磁通量正在增大，金属框中存在感应电流，故A正确； B．位置a到位置b过程中，穿过金属框的磁通量先增大后不变，金属框进入磁场过程中存在感应电流，进入磁场后没有感应电流，故B错误； C．位置b到位置c过程中，穿过金属框的磁通量不变，金属框中无感应电流，故C错误； D．位置c到位置d过程中，金属框穿过磁场边界时，穿过金属框的磁通量减小，存在感应电流，故D错误。 故选A。 6．（25-26高二上·福建厦门·期中）下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，构成等边三角形，若两通电长直导线、在处产生磁场的磁感应强度大小均为，则处磁场的合磁感应强度大小是 B．由知，一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．图乙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为 D．图丙中与通电长直导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，线框中会产生感应电流 【答案】C 【详解】A．根据安培定则可知，A、B在C处产生磁场的磁感应强度方向之间的夹角为60°，根据矢量叠加可知，C处磁场的合磁感应强度大小，故A错误； B．一小段通电导线在某处不受安培力的作用，可能是电流方向与磁场方向平行，该处的磁感应强度不一定为零，故B错误； C．图中条形磁体内部磁场方向向上，外部线圈所在位置磁场方向向下，通过线圈整体的磁场方向向上，可知，图乙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为，故C正确； D．图丙中与通电长直导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，穿过线框的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故D错误。 故选C。 7．（25-26高二上·山东济南·期中）用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是（　　） A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，且保持穿过ABCD的磁感线条数不变 B．乙图中，使条形磁体匀速穿过线圈 C．丙图中，开关S保持闭合，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动 D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动 【答案】B 【详解】A．题图甲中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，AB不切割磁感线，穿过ABCD的磁通量也没变化，故不能产生感应电流，A错误； B．题图乙中，使条形磁体匀速穿过线圈，在磁体从上向下穿过时，穿过线圈的磁通量会变化，故产生感应电流， B正确； C．题图丙中，开关S保持闭合，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动，两线圈没有相对运动，穿过B的磁通量没发生变化，故不产生感应电流， C错误； D．题图丙中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动时，也不会使穿过B的磁通量发生变化，故不能产生感应电流，D错误。 故选B。 8．（25-26高二上·广西钦州·期中）以下几种物理情境，其中线圈或回路中能产生感应电流的是（    ） A．甲图中圆环在匀强磁场中向左加速平移 B．乙图中圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 C．丙图中轴与磁场平行，线圈绕轴转动过程中 D．丁图中为线圈圆心，导线垂直于线圈平面，增大导线中的电流 【答案】B 【详解】穿过线圈或回路中的磁通量发生变化，线圈或回路中会产生感应电流，甲图中圆环在匀强磁场中向左加速平移，穿过圆环的磁通量不变，所以不会产生感应电流；通有恒定电流的长直导线会在周围空间产生磁场，且离导线越近，磁感应强度越强，乙图中圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，所以穿过圆环的磁通量不断减小，圆环中会产生感应电流；丙图中线圈绕轴转动过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以不会产生感应电流；丁图中增大导线中的电流，穿过线圈的磁通量不变，所以不会产生感应电流。 故选B。 二、多选题 9．（25-26高二上·广西南宁·期末）下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向右上方平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向上平移 D．图（d）中，圆环向条形磁铁极平移 【答案】AC 【详解】A．圆环在匀强磁场中向右上方平移，穿过圆环的磁通量不发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故A符合题意； B．圆环在匀强磁场中绕轴转动，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B不符合题意； C．圆环在通有恒定电流的长直导线旁向上平移，穿过圆环的磁通量没有发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故C符合题意； D．根据条形磁铁的磁场特点可知，圆环向条形磁铁极平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D不符合题意。 故选AC。 10．（25-26高二上·四川成都·期中）如图所示，一根直导线MN位于竖直方向，通有恒定电流I，在它的右边同一竖直平面内有一个闭合线圈abcd。当线圈做下面几种运动时，线圈中磁通量会发生变化的是（　　） A．线圈沿图中y轴方向平行移动 B．线圈沿图中x轴方向平行移动 C．线圈以直导线MN边为轴，线圈向纸里的方向转动90°角 D．线圈以ad边为轴，bc边向纸里的方向转动90°角 【答案】BD 【详解】A．线圈沿图中轴方向平行移动，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故A错误。 B．线圈沿图中轴方向平行移动，穿过线圈的磁通量减小，会产生感应电流，故B正确。 C．导线框以长直导线为轴转动，穿过线框的磁通量始终没变，没有产生感应电流，故C错误。 D．线圈以边为轴，边向纸里的方向转动，穿过线圈的磁通量减小，会产生感应电流，故D正确。 故选BD。 11．（25-26高二上·黑龙江大庆·期中）如图所示，边长为的匝正方形线框内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，以下说法正确的是（　　） A．图示位置时，穿过线框的磁通量为 B．图示位置时，穿过线框的磁通量为 C．线框从图示位置绕边转60°的过程中，线框中有感应电流 D．线框从图示位置向左平移的过程中，线框中有感应电流 【答案】BD 【详解】AB．穿过线框的磁通量大小与线框匝数无关，图示位置时，穿过线框的磁通量 故A错误，B正确； C．由于 可知，线框从图示位置绕边转60°的过程中，穿过线框的磁通量始终为 即磁通量不变，则线框从图示位置绕边转60°的过程中，线框中没有感应电流，故C错误； D．线框从图示位置向左平移的过程中，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流，故D正确。 故选BD。 三、填空题 12.在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，当电流从“-”接线柱流入灵敏电流表，指针左偏：从“”或“”接线柱流入，指针右偏。如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间，则 (1)此时磁铁的运动状态是 （选填“向上拔出”、“静止”或“向下插入”）。 (2)只做以下改变，一定会增大图中电流表指针偏转角度的是_____（多选） A．磁铁静止，向上移动线圈 B．增大（1）中磁铁运动速度 C．将导线从接线柱移接至接线柱 D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外 【答案】(1)向上拔出 (2)BC 【详解】（1）由图可知，电表指针左偏，则感应电流从“-”极流入，感应电流在线圈内产生的磁场方向向下，根据楞次定律可知，与条形磁体在线圈位置产生的磁场方向相同，可知穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，此时磁铁的运动状态是向上拔出。 （2）A．磁铁静止，向上移动线圈，则产生的感应电流不一定增加，指针偏角不一定会增加，选项A错误； B．增大（1）中磁铁的速度，产生的感应电动势会增加，指针偏角会增大，选项B正确； C．减小电流计的量程，即将导线从接线柱G1移接到G0，可是电流计指针偏角变大，选项C正确； D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在线圈外，线圈中的感应电流不变，电流计指针偏角不变，选项D错误。 故选BC。 13．演示地磁场存在的实验装置由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成如图所示首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针 填：“有”或“无”偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针 填：“有”或“无”偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针 填：“有”或“无”偏转． 【答案】 有 无 无 【详解】判断有无感应电流的关键是判断磁通量是否发生变化．地磁场在北半球两个分量，水平分量南向北，竖直分量向下．线圈以竖直为轴转动，磁通量变化．东西移动，磁感应强度不变，与线圈平面夹角不变．磁通量不变．无感应电流．水平也是如此 四、计算题 14．（25-26高二上·山东枣庄·期中）如图所示，固定于水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒沿框架向右运动。时，到达的位置恰好使构成一个边长为的正方形，磁感应强度随时间变化，二者满足以下关系。求 (1)时穿过回路的磁通量； (2)为使棒中不产生感应电流，从开始，金属棒沿框架向右运动的位移随时间应满足的关系式？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由，知时， 故磁通量 （2）由，得 为使棒中不产生感应电流，则要使得穿过闭合回路的磁通量不变，即 解得 D． 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3. 电磁感应现象及应用 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 知识归纳 【知识点1 划时代的发现】 1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，说明电流产生磁场，这种作用称为电流的磁效应，即“电能生磁”。 2.1831年，19世纪伟大的物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁能生电”。 3.由磁得到电的现象叫作电磁感应现象。在电磁感应现象中产生的电流叫作感应电流。 4.划时代的发现的意义：为电和磁的统一创造了条件，推动人类进入电气化 【例1】物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家的贡献说法正确的是（　　） A．安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的联系 B．奥斯特是第一个发现电磁感应现象的科学家 C．安培在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律——库仑定律 D．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线的方法描述电场 【变式1-1】科学的发展离不开科学家的不断探索。关于科学家及其贡献，下列说法正确的是（　　） A．安培根据通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似提出分子电流假设，揭示磁现象的本质 B．法拉第通过电磁感应的实验总结出法拉第电磁感应定律 C．开普勒发现太阳对行星有吸引力，且这个吸引力与太阳和行星间距离平方成反比 D．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电磁感应 【变式1-2】（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 【变式1-3】某小组用如图所示装置验证著名的“罗兰实验”：让橡胶圆盘带上大量的负电荷，在圆盘附近点处悬挂一枚可以任意转动的小磁针，当圆盘绕中心轴按图示方向在水平面内高速旋转时，小磁针会发生偏转。分别为圆盘正上方和正右方的两点，下列说法错误的是（　　） A．小磁针发生偏转，说明了运动电荷能产生磁场 B．小磁针发生偏转，说明了圆盘产生了感应电流 C．若将小磁针悬挂在点，则极的指向竖直向上 D．若将小磁针悬挂在点，则极的指向竖直向下 【知识点2 产生感应电流的条件】 1. 实验探究 （1）实验电路图 （2）实验过程 实验操作 实验现象 （线圈B中有无电流） 分析论证 开关闭合瞬间 有 线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；线圈B中磁场不变时，线圈B中无感应电流 开关断开瞬间 有 开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动 无 开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片 有 （3）实验结论 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。 2. 判断电路中能否产生感应电流的一般流程 3. 对导体切割磁感线的理解及应注意的问题 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“割断”，就不能说切割。如图所示，（a）、（b）两图中，导体棒是真“切割”，而（c）图中，导体棒没有切割磁感线。 （2）即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流。如图所示，对于图甲（匀强磁场），尽管导体“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流产生；对于图乙，导线框的一部分“切割”了磁感线，穿过线框的磁通量减少，线框中有感应电流产生；对于图丙，闭合导线框在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，同时穿过线框的磁通量减少，线框中有感应电流产生。 （3）即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线运动，也不能保证一定产生感应电流。如图所示，导线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但在线框中没有感应电流产生。 【例2】下列选项中的操作，能产生感应电流的是（　　） A．图1中，条形磁铁向下靠近不闭合金属线圈的过程 B．图2中，磁铁静止不动，撑开的弹性金属线圈放手后收缩的过程 C．图3中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，磁铁靠近线圈的过程 D．图4中，条形磁铁的中轴线和闭合金属线圈直径重合，线圈绕中轴线转动的过程 【变式2—1】（25-26高二上·山东济南·期末）关于感应电流的产生，下列说法正确的是（　　） A．导体切割磁感线运动时，一定能产生感应电流 B．电路中磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 C．闭合电路中，穿过电路的磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 D．闭合电路中，导体沿磁感线方向运动时，一定能产生感应电流 【变式2—2】．在下列图示中，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．甲图中，圆环绕图示直径旋转 B．乙图中，圆环在匀强磁场中绕图示轴线转动 C．丙图中，圆环沿通有恒定电流的长直导线方向向上平移 D．丁图中，圆环向条形磁铁N极方向平移 【变式2—3】（多选）某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象，下列说法中正确的是（    ） A．在甲图中，AB导线上下运动时，发现有感应电流产生 B．在乙图中，将如图所示条形磁铁从同一位置快速向下插入线圈和慢速插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量相同 C．在丙图中，闭合开关S后，将滑片P向右移动的过程中，由于导线没有做切割磁感线的运动，故没有感应电流产生 D．在丙图中，闭合开关S后，滑片P向左减速移动的过程中，穿过线圈B的磁通量增加 【知识点3 电磁感应现象的应用】 1、电磁感应现象的定义：由磁生电的现象称为电磁感应。 2、感应电流：电磁感应现象中产生的电流称为感应电流。 3、电磁感应现象的应用 （1）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。 （2）电厂中发电机是根据电磁感应制造的。 【例3】（25-26高二上·内蒙古赤峰·期末）如图所示是动圈式耳机的结构图，振动膜与线圈连接，线圈安放在永磁体磁极间的空隙中，能够自由运动。当音频电流通过线圈时，安培力使线圈振动，振动膜随着线圈振动而发声。下列描述正确的是（   ） A．只有音频输入电流是变化的，耳机才能发声 B．如果音频输入电流是恒定的，耳机也能发声 C．如果人对着耳机讲话，线圈中能产生电流 D．如果人对着耳机讲话，线圈中不能产生电流 【变式3—1】（多选）如图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮过程磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A．按住按钮不动，门铃一直响 B．按下按钮过程，螺线管中产生感应电流 C．松开按钮过程，螺线管中产生感应电流 D．若磁铁两磁极反转，门铃将不能正常工作 【变式3—2】如图甲所示，列车车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地面（测量仪未画出），、为接测量仪器的端口，磁铁的匀强磁场垂直地面向下、宽度与线圈宽度相同，俯视图如图乙。当列车经过线圈的过程中，下列说法正确的是（　　） A．线圈的磁通量一直增加 B．线圈没有感应电流 C．线圈的磁通量先增大后减小 D．线圈的磁通量先减小后增大 【变式3—3】电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。图中能说明这一原理的是（　　） A．通电导体在磁场中受到安培力 B．导体棒切割磁感线产生感应电流 C．通电螺线管的磁性强弱与电流大小有关 D．通电导体周围存在磁场 模块三 课后作业 一、单选题 1．（25-26高二上·湖南永州·期末）以下是几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片，下列说法正确的是（　　） A．图甲中金属框在同一平面内沿平行于通有恒定电流的直导线方向运动，线框中无感应电流 B．图乙中构成等边三角形，处磁场方向平行于向左 C．图丙中地磁场垂直于地面的磁感应强度分量在南半球竖直向下，北半球竖直向上 D．图丁中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为 2．（25-26高二上·云南昆明·期末）图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示。其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，屋内的门铃会响（M中流过的电流越大，门铃就越响）。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A．按住按钮不动，门铃会一直响 B．松开按钮的过程，门铃不会响 C．按下按钮的快慢不同，门铃的响度不同 D．按下和松开按钮过程，通过M的电流方向相同 3．（25-26高二上·福建漳州·期末）如图，匀强磁场方向水平向右。矩形导线框置于磁场中，可绕固定轴ab或cd转动，其中ab、cd轴均在纸面内，cd轴水平，两轴相互垂直。下列操作中，能使导线框产生感应电流的是（　　） A．增大磁感应强度B B．使导线框水平向右移动 C．使导线框绕ab轴转动 D．使导线框绕cd轴转动 4．（25-26高二上·江苏无锡·期末）如图所示，矩形线圈位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的两条边与导线平行。线圈以速度远离直导线。下列说法中正确的是（　　） A．线圈会产生感应电流 B．线圈不会产生感应电流 C．只有线圈速度足够大，线圈才会产生感应电流 D．只有直导线电流足够大，线圈才会产生感应电流 5．（25-26高二上·安徽·期末）水平面某一区域存在具有平行边界的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，一闭合金属框在外力作用下匀速通过磁场区域，过程中依次经过位置a、b、c、d，如图所示。下列关于金属框运动过程中感应电流的说法，正确的是（　　） A．位置a处，金属框中存在感应电流 B．从位置a到位置b过程中，金属框中始终存在感应电流 C．从位置b到位置c过程中，金属框中始终存在感应电流 D．从位置c到位置d过程中，金属框中始终无感应电流 6．（25-26高二上·福建厦门·期中）下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，构成等边三角形，若两通电长直导线、在处产生磁场的磁感应强度大小均为，则处磁场的合磁感应强度大小是 B．由知，一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．图乙中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为 D．图丙中与通电长直导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，线框中会产生感应电流 7．（25-26高二上·山东济南·期中）用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是（　　） A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，且保持穿过ABCD的磁感线条数不变 B．乙图中，使条形磁体匀速穿过线圈 C．丙图中，开关S保持闭合，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动 D．丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管B中保持不动 8．（25-26高二上·广西钦州·期中）以下几种物理情境，其中线圈或回路中能产生感应电流的是（    ） A．甲图中圆环在匀强磁场中向左加速平移 B．乙图中圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 C．丙图中轴与磁场平行，线圈绕轴转动过程中 D．丁图中为线圈圆心，导线垂直于线圈平面，增大导线中的电流 二、多选题 9．（25-26高二上·广西南宁·期末）下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向右上方平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向上平移 D．图（d）中，圆环向条形磁铁极平移 10．（25-26高二上·四川成都·期中）如图所示，一根直导线MN位于竖直方向，通有恒定电流I，在它的右边同一竖直平面内有一个闭合线圈abcd。当线圈做下面几种运动时，线圈中磁通量会发生变化的是（　　） A．线圈沿图中y轴方向平行移动 B．线圈沿图中x轴方向平行移动 C．线圈以直导线MN边为轴，线圈向纸里的方向转动90°角 D．线圈以ad边为轴，bc边向纸里的方向转动90°角 11．（25-26高二上·黑龙江大庆·期中）如图所示，边长为的匝正方形线框内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，以下说法正确的是（　　） A．图示位置时，穿过线框的磁通量为 B．图示位置时，穿过线框的磁通量为 C．线框从图示位置绕边转60°的过程中，线框中有感应电流 D．线框从图示位置向左平移的过程中，线框中有感应电流 三、填空题 12.在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，当电流从“-”接线柱流入灵敏电流表，指针左偏：从“”或“”接线柱流入，指针右偏。如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间，则 (1)此时磁铁的运动状态是 （选填“向上拔出”、“静止”或“向下插入”）。 (2)只做以下改变，一定会增大图中电流表指针偏转角度的是_____（多选） A．磁铁静止，向上移动线圈 B．增大（1）中磁铁运动速度 C．将导线从接线柱移接至接线柱 D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外 13．演示地磁场存在的实验装置由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成如图所示首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针 填：“有”或“无”偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针 填：“有”或“无”偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针 填：“有”或“无”偏转． 四、计算题 14．（25-26高二上·山东枣庄·期中）如图所示，固定于水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒沿框架向右运动。时，到达的位置恰好使构成一个边长为的正方形，磁感应强度随时间变化，二者满足以下关系。求 (1)时穿过回路的磁通量； (2)为使棒中不产生感应电流，从开始，金属棒沿框架向右运动的位移随时间应满足的关系式？ D． 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $