11.3 磁通量 电磁感应现象（举一反三·讲义）物理沪科版必修第三册

本高中物理讲义聚焦磁通量与电磁感应现象核心知识点，从磁通量的概念（定义、公式Φ=BScosθ、单位韦伯）切入，系统梳理磁通量变化的三种情况（B变、S变、B和S同变），进而阐述电磁感应现象的产生条件（闭合回路、磁通量变化），并延伸至应用及物理史实，构建完整知识链条。 资料以奥斯特电流磁效应与法拉第对称性思考为情景导入，激发科学思维。通过例题（如矩形框转动磁通量计算）与变式题（线圈移动、磁场变化）强化模型建构与科学推理，结合发电机、电磁炉等应用实例培养科学态度与责任。课中辅助教师授课逻辑，课后作业助力学生查漏补缺，提升学习效果。

11.3 磁通量 电磁感应现象 【新教材沪科版】 磁通量（标量，有正负表示方向） 磁通量的变化（标量，有正负，大小取绝对值） 电磁感应现象 感应电流的产生条件（闭合导体回路，磁通量发生变化） 电磁感应现象的应用（磁悬浮列车、发电机、变压器、手机的无线充电技术、感应焊接、电感器、电磁炉、电视、手机和收音机等的信号收发、感应磁卡的信号传输等） 模块二 知识精讲 情景导入 正是由于物理学家发现了磁场与电场之间的联系，才使得其他形式的能转变成电能成为现实。为了进一步研究磁场的性质，以及磁场与电场之间存在的关系，物理学家引人了磁通量的概念。 奥斯特发现电流磁效应，从而揭示了电与磁之间的联系。自然界的许多规律都具有对称性，对称性是人类认识自然界的一个重要法则。那么电和磁是否也具有对称性?英国物理学家法拉第就认为电与磁应该是一对和谐的对称现象。 知识归纳 【知识点1 磁通量的理解与计算】 一、磁通量 1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向 的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。 2．公式：Φ＝ 。 (1)匀强磁场。 (2)S为垂直于磁场的 。 3．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的 与磁感应强度的乘积表示磁通量。即Φ＝BScos θ。其中Scos θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图所示。 4．单位：国际单位是 ，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝ 。 5．引申：B＝，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。 6．磁通量的正、负 磁通量是 量，但有正、负，当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为 值。 7．磁通量的意义 (1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。 (2)同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最 ；当它跟磁场方向平行时，磁通量为 ；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的磁感线条数一样多时，磁通量为 。 【例1】如图所示，闭合矩形导体框在水平向右的匀强磁场中绕竖直方向的对称轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体框的面积为S。导体框从图示位置开始转动并计时，则下列说法正确的是（　　） A．0时刻穿过导体框的磁通量为0 B．导体框从图示位置转过30°，穿过导体框的磁通量为 C．导体框从图示位置转过60°，穿过导体框的磁通量为 D．导体框从图示位置转过180°，穿过导体框的磁通量为 【变式1-1】如图是条形磁铁磁场的部分磁感线，一金属线圈从A位置开始沿纸面水平向右匀速移动过程中，穿过线圈的磁通量（　　） A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．逐渐减小 D．先减小后增大 【变式1-2】如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　 ) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶4 D．4∶1 【变式1-3】如图所示是等腰直角三棱柱，其中侧面abcd为正方形，边长为L，按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下列说法中正确的是(　 ) A．通过abcd平面的磁通量大小为BL2 B．通过dcfe平面的磁通量大小为BL2 C．通过abfe平面的磁通量大小为BL2 D．磁通量有正负，所以是矢量 【知识点2 磁通量的变化问题】 1．磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。（带正负运算） ①当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。(B、S相互 时) ②当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。(B、S相互垂直时) ③B和S同时变化，ΔΦ＝Φ2－Φ1。 2．穿过线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响。 【例2】如图所示，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是多少？ 【变式2-1】如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则 ΔΦ1 ΔΦ2 【变式2-2】磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线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，设前后两次通过线框的磁通量变化大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　 ) A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2 C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．无法确定 【变式2-3】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，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是(　　) A.ab向右运动，同时使θ减小 B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小 C.ab向左运动，同时增大磁感应强度B D.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°＜θ＜90°) 【知识点3 产生感应电流的条件】 一、电磁感应现象 1．定义：当穿过闭合导体回路的 发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。 2．产生电磁感应现象的条件：穿过闭合电路的 发生变化或闭合电路的一部分导体在磁场内 做 的运动。 3．实质：产生 。如果电路 ，则有感应电流；如果电路不闭合，则只有 而无感应电流。 二、感应电流的产生 1．产生感应电流的三种情况 2．判断感应电流有无的方法 3． 判断电磁感应现象是否发生的一般流程 (1)确定研究的闭合回路； (2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ； (3)磁通量变化与感应电流的产生： 【例3】如图所示，导线MON在中点O弯折成一定角度，OO′为其角平分线，在导线MON内通以恒定电流I，由均匀导线制成的正方形小线框L中线与OO′重合，则能在L中产生感应电流的办法是(　 ) A．增大电流I B．将L沿OO′向右匀速移动 C．将L沿OO′向右加速移动 D．将L向上快速移动 【变式3-1】下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是(　 ) 【变式3-2】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 【变式3-3】（多选）利用如图所示的实验装置探究产生感应电流的条件，线圈通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈Q的两端连接到电流表上，线圈装在线圈的里面。下列说法正确的是（     ） A．开关闭合瞬间，线圈中产生感应电流 B．开关断开瞬间，线圈中不产生感应电流 C．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片，线圈中产生感应电流 D．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片，线圈中不产生感应电流 【知识点4 电磁感应现象的应用】 1．能量转化：产生感应电流时，机械能或其他形式的能转化为 。 2．电磁感应现象在生产生活中的应用非常广泛，如磁悬浮列车、发电机、变压器、手机的无线充电技术、感应焊接、电感器、电磁炉、电视、手机和收音机等的信号收发、感应磁卡的信号传输等。下面以其中几个应用为例具体说明。 应用实例 原理图 说明 发电机 线框在磁场中匀速转动，穿过线框的磁通量周期性变化，产生大小、方向周期性变化的电流 话筒 声音使膜片振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永久磁体的磁场中切割磁感线，从而形成微弱的电流，再经过放大电路将输入信号放大后输出 金属探测器 探测器中有一个通有大小和方向都变化的电流的发射线圈，当发射线圈周围有金属物时，金属物中会产生环状电流，环状电流的磁场反过来影响接收线圈中的电流，使探测器报警 电磁炉 陶瓷板下面的线圈接入大小和方向都变化的电流以后，会形成变化的磁场，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，实现对食物的加热 3．能产生感应电流的有变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体等。 【例4】(多选)高考考生入场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允许其进入考场，如图所示。探测器内有通电线圈，当探测器靠近任何金属材料物体时，就会引起探测器内线圈中电流变化，报警器就会发出警报；靠近非金属物体时则不发出警报。关于探测器工作原理，下列说法正确的是(　 ) A．金属探测器利用的是电磁感应现象 B．金属探测器利用的是磁场对金属的吸引作用 C．金属探测器利用的是静电感应现象 D．金属探测器利用的是当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化 【变式4-1】扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是(　　) 【变式4-2】手机无线充电技术中，当充电基座上的送电线圈通入交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。电磁感应的首次发现者为（     ） A．库仑 B．法拉第 C．奥斯特 D．安培 【变式4-3】如图所示，这是浮桶式灯塔的结构简图，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（其截面如图中斜线部分所示），其内部为产生磁场的磁体，磁体固定，浮桶内的圆形线圈能够随波浪相对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流的磁效应 B．该装置的工作原理是电磁感应现象 C．线圈可以用塑料制成 D．海面无波浪时，塔灯也能发光 【知识点5 物理史实】 1．“电生磁”的发现 1820年，丹麦物理学家 发现了电流的磁效应。 2．“磁生电”的发现 1831年，英国物理学家 发现了电磁感应现象。 【例5】史料记载“1831年8月29日这一天，法拉第在接通电池的一刹那，偶然看到检流计指针动了一下，接着便回到了原位，然后就一直停住不动。……”法拉第因此发现了电磁感应现象，图4-1-1是这个实验的示意图 。又有史料记载“瑞士物理学家科拉顿设计了一个利用磁铁在闭合线圈中获取电流的实验：将一块磁铁在螺线管中移动，使导线中产生感应电流。为了排除磁铁移动对检流计指针偏转的影响，他把检流计放到隔壁房间中去，用长导线把检流计和螺线管连接起来。实验开始了，科拉顿把磁铁插到线圈中去以后，就跑到隔壁房间中去，但他十分痛心地看到检流计的小磁针静止在原位。”科拉顿没能发现电磁感应现象，他的实验示意图见图4-1-2。请你分析一下，科拉顿没能看到电磁感应现象的原因是什么？ 【变式5-1】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，称为电流的磁效应。( ) 【变式5-2】奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么？ 【变式5-3】在物理学的发展过程中，许多科学家做出了突出贡献，下列关于科学家和他们的贡献的说法正确的是(　 ) A．牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系 B．库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，并测出了自然界的最小带电单位 C．安培提出了分子电流假说，成功解释了所有磁现象来源于运动电荷这一本质 D．法拉第通过大量实验发现了电磁感应现象，并总结出法拉第电磁感应定律 模块三 课后作业 1．(2025·北京卷，T3)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左平移 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右平移 D．图(d)中，圆环向条形磁铁N极平移 2．某区域磁场的磁感线分布如图所示。将金属圆环从位置1沿水平方向移动到位置2，在此过程中，穿过圆环的磁通量（     ） A．减小 B．增大 C．不变 D．无法确定 3．如图，一水平圆环从位置向位置运动的过程中，穿过圆环的磁通量变化情况是：（     ） A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 4．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(　　) A．线圈接在了直流电源上 B．电源电压过高 C．所选线圈的匝数过多 D．所用套环的材料与老师的不同 5．(多选)用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B通过开关S2连接到电流计上，将线圈A套在线圈B的里面。下列说法中正确的是(　 ) A．该装置可用于探究线圈B中感应电流产生的条件 B．S2处于闭合状态，在S1闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转 C．S1处于闭合状态，在S2闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转 D．两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针会发生偏转 6．宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，危险程度不亚于黑洞，其磁感应强度相当于地球磁场的1000万亿倍，则“磁星”表面（   ） A．非常密集的磁感线可能会导致相交 B．所选闭合区域中磁通量不可能为零 C．各点磁场方向垂直于该点磁感线切线 D．各点磁场方向沿该点磁感线切线方向 7．当穿过闭合电路中的磁通量发生变化时，闭合回路中就产生感应电流，如选项图所示的匀强磁场中有一闭合矩形导线框，则在图示时刻能产生感应电流的是（    ） A． B． C． D． 8．如图所示，三个闭合线圈A、B、C放在同一平面内，当线圈A中有电流通过时，穿过闭合线圈A、B、C的磁通量分别为、、，则（     ） A． B． C． D． 9．（多选）我国已经制定了登月计划,假如航天员登月后想探测月球表面是否有磁场,他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈。下列推断中正确的是(　　) A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无 B.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表无示数,则判断月球表面无磁场 C.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表有示数,则判断月球表面有磁场 D.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁场,则电流表至少有一次示数不为零 10．如图螺线管A与滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；螺线管A放在螺线管B内，螺线管B与电流计组成一个闭合回路，忽略地磁场的影响。则开关闭合后（     ） A．断开开关瞬间，指针不会偏转 B．将A从B中抽出，指针不会偏转 C．快速滑动滑动变阻器滑片，指针会偏转 D．上下移动A、B并保持相对静止，指针会偏转 11．如图所示，一闭合线框位于水平放置的条形磁体的左端，线框平面始终与磁体的上表面垂直。线框水平运动，在其由图中位置Ⅰ经过中间位置Ⅱ到达位置Ⅲ的过程中，穿过线框的磁通量的变化情况为（     ） A．不发生变化 B．先减小后增大 C．先增大后减小 D．不能确定 12．（多选）如图所示，线圈M与电源连接，线圈N与电流计G相连接，如果线圈N中产生的感应电流通过电流计，则这时正在进行的实验过程可能是（    ） A．滑动变阻器的滑片没有移动 B．滑动变阻器的滑片P向端移动 C．突然断开开关S D．滑动变阻器的滑片P向端移动 13．1831年，物理学家法拉第在探究电磁现象时，发明了第一台持续输出稳定电流的发电装置——法拉第圆盘发电机，其结构如图所示。该装置由在匀强磁场中转动的金属圆盘、电刷和外接电路构成，无需电池即可持续供电，为电气化时代奠定了基础。其工作原理主要利用了（    ） A．电磁感应 B．电流的磁效应 C．接触带电 D．摩擦起电 14．如图所示，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ，导轨间距离为l，匀强磁场垂直于导轨所在的平面（纸面）向里，磁感应强度的大小为B，两根金属杆1、2在导轨上，与导轨垂直，它们分别以速度、垂直于导轨做匀速直线运动，两金属杆不相碰。下列情形回路中没有电流的是（    ） A．，且同向运动 B．，且同向运动 C．，且反向运动 D．，且反向运动 15．2025年11月，我国第三艘航母福建舰正式入列海军。图示是我国歼35战机在“福建号”航母上弹射起飞的情景。弹射起飞的原理是处于强磁场中的弹射车通以强电流时能提供强大的推力而使舰载机快速起飞，下图中可说明其原理的是（　　） A． B． C． D． 16．（多选）某风力发电机的叶片转动时可形成直径为的圆面，设风速恒定为，风向恰好垂直于叶片转动面，已知空气的密度为，该风力发电机能将此圆面内空气动能的转化为电能。则下列说法中正确的是（　　） A．发电机主要是利用电磁感应的原理工作的 B．在时间内经过风力发电机叶片圆面的气流的质量为 C．在时间内经过风力发电机叶片圆面的气流的动能为 D．此风力发电机的发电功率为 17．如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是（　　） A．保持开关闭合 B．开关闭合瞬间 C．开关断开瞬间 D．移动滑动变阻器滑片 18．如图所示，空间有水平匀强磁场，磁感应强度大小为，方向水平向右；边长为的单匝正方形线框可以绕垂直磁场的固定轴转动，初始时刻线框平面与磁场方向平行。下列说法正确的是（    ） A．初始时刻穿过线框的磁通量为 B．线框从初始时刻开始绕转动60°，穿过线框的磁通量减少了 C．线框从初始时刻开始绕转动90°，穿过线框的磁通量增加了 D．线框在绕转动过程中，线框内没有感应电流 19．（多选）小明网上购买音乐会门票后，直接通过“刷身份证”方式即可顺利检票。当身份证靠近检验机器时，机器的感应电路中就会产生电流，识别听众身份，极大的提高了检票效率。下列说法正确的是（　　） A．读取身份证的机器内部设有天线，通电工作时会在周围产生磁场，这是电流的磁效应 B．身份证靠近读卡机器时，会使机器产生感应电流，这是电磁感应现象 C．只要导体做切割磁感线运动，一定能产生感应电流 D．身份证靠近读卡机器时，读卡器内闭合线圈磁通量发生变化，不能产生感应电流 20．如图所示，一有界匀强磁场（磁感应强度为）恰好完全垂直穿过圆环C，正方形线框A与圆环C在同一平面内。设正方形线框A的面积为，圆环C的面积为，则穿过正方形线框的磁通量为（     ） A． B． C． D． 21．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，要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，则应切断哪一根导线中的电流（　　） A．切断i1 B．切断i2 C．切断i3 D．切断i4 22．如图所示，面积大小为S的N匝矩形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈可以绕O1O2转动。下列说法中正确的是（     ） A．当线圈从图示位置转过30°时，穿过线圈的磁通量的大小为BS B．当线圈从图示位置转过60°时，穿过线圈的磁通量大小NBS C．当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小 D．当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小 23．如图所示，一圆形线圈共有10匝，围成的面积为；线圈内有一面积为的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直于线圈平面。下列说法正确的是（     ） A．穿过线圈的磁通量大小为 B．穿过线圈的磁通量大小为 C．穿过线圈的磁通量大小为 D．将线圈从图示位置绕某直径转过，穿过线圈的磁通量变化量为0 24．如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线恰好和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有（　　） A．使螺线管在线圈a所在平面内转动 B．使螺线管中的电流发生变化 C．使线圈a以MN为轴转动 D．使线圈a以与MN垂直的直径为轴转动 25．一条形磁体与导线环在同一平面内，磁体的中心恰与导线环的圆心重合，如图所示。为了在导线环中产生感应电流，磁体应（    ） A．绕垂直于纸面且过O点的轴转动 B．向右平动 C．向左平动 D．N极垂直于纸面向外转动，S极垂直于纸面向里转动 26．如图所示，一有界匀强磁场，宽度为d，使一边长为l的正方形导线框以速度v向右匀速通过磁场区域，若d＞l，则导线框通过磁场过程中，导线框中不产生感应电流的时间应等于（　　） A． B． C． D． 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.3 磁通量 电磁感应现象 【新教材沪科版】 磁通量（标量，有正负表示方向） 磁通量的变化（标量，有正负，大小取绝对值） 电磁感应现象 感应电流的产生条件（闭合导体回路，磁通量发生变化） 电磁感应现象的应用（磁悬浮列车、发电机、变压器、手机的无线充电技术、感应焊接、电感器、电磁炉、电视、手机和收音机等的信号收发、感应磁卡的信号传输等） 模块二 知识精讲 情景导入 正是由于物理学家发现了磁场与电场之间的联系，才使得其他形式的能转变成电能成为现实。为了进一步研究磁场的性质，以及磁场与电场之间存在的关系，物理学家引人了磁通量的概念。 奥斯特发现电流磁效应，从而揭示了电与磁之间的联系。自然界的许多规律都具有对称性，对称性是人类认识自然界的一个重要法则。那么电和磁是否也具有对称性?英国物理学家法拉第就认为电与磁应该是一对和谐的对称现象。 知识归纳 【知识点1 磁通量的理解与计算】 一、磁通量 1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。 2．公式：Φ＝BS。 (1)匀强磁场。 (2)S为垂直于磁场的面积。 3．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的 投影面积S′　与磁感应强度的乘积表示磁通量。即Φ＝BScos θ。其中Scos θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图所示。 4．单位：国际单位是 韦伯　，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝ 1 T·m2　。 5．引申：B＝，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。 6．磁通量的正、负 磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值。 7．磁通量的意义 (1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。 (2)同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为0；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的磁感线条数一样多时，磁通量为0。 【例1】如图所示，闭合矩形导体框在水平向右的匀强磁场中绕竖直方向的对称轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体框的面积为S。导体框从图示位置开始转动并计时，则下列说法正确的是（　　） A．0时刻穿过导体框的磁通量为0 B．导体框从图示位置转过30°，穿过导体框的磁通量为 C．导体框从图示位置转过60°，穿过导体框的磁通量为 D．导体框从图示位置转过180°，穿过导体框的磁通量为 【答案】A 【详解】A．0时刻导体框与磁场方向平行，穿过导体框的磁通量为0，故A正确； B．导体框从图示位置转过30°，穿过导体框的磁通量为 故B错误； C．导体框从图示位置转过60°，穿过导体框的磁通量为 故C错误； D．导体框从图示位置转过180°，导体框和磁场平行，穿过导体框的磁通量为0，故D错误； 故选A。 【变式1-1】如图是条形磁铁磁场的部分磁感线，一金属线圈从A位置开始沿纸面水平向右匀速移动过程中，穿过线圈的磁通量（　　） A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．逐渐减小 D．先减小后增大 【答案】C 【详解】远离磁极，磁场减弱，穿过线圈平面的磁感线条数减少，磁通量减小。 故选C。 【变式1-2】如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　 ) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶4 D．4∶1 解析：选A　由题图可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为Φ＝B·πr2，因此磁通量之比为1∶1，A正确。 【变式1-3】如图所示是等腰直角三棱柱，其中侧面abcd为正方形，边长为L，按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下列说法中正确的是(　 ) A．通过abcd平面的磁通量大小为BL2 B．通过dcfe平面的磁通量大小为BL2 C．通过abfe平面的磁通量大小为BL2 D．磁通量有正负，所以是矢量 解析：选B　abcd平面在垂直于磁场方向的投影面积S1＝L2，所以通过abcd平面的磁通量Φ1＝BS1＝BL2，故A错误；dcfe平面与磁场垂直，S2＝L2，所以通过dcfe平面的磁通量Φ2＝BL2，故B正确；abfe平面与磁场平行，S3＝0，则通过abfe平面的磁通量Φ3＝0，故C错误；磁通量是标量，但有正负，表示的是穿入还是穿出平面，故D错误。 【知识点2 磁通量的变化问题】 1．磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。（带正负运算） ①当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。(B、S相互垂直时) ②当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。(B、S相互垂直时) ③B和S同时变化，ΔΦ＝Φ2－Φ1。 2．穿过线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响。 【例2】如图所示，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是多少？ 解析　Φ是标量，但有正负之分，在计算ΔΦ＝Φ2－Φ1时必须注意Φ2、Φ1的正负，要注意磁感线从线框的哪一面穿过，此题中在开始位置磁感线从线框的下面穿进，在末位置磁感线从线框的另一面穿进．若取转到末位置时穿过线框方向为正方向，则Φ2＝BS，Φ1＝－BS，因穿过多匝线圈的磁通量的大小与匝数无关，故ΔΦ＝BS. 【变式2-1】如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则 ΔΦ1 ΔΦ2 解析　设金属框在位置Ⅰ的磁通量为Φ1，金属框在位置Ⅱ的磁通量为ΦⅡ，由题可知：ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|，ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|，所以金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1<ΔΦ2． 【变式2-2】磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线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，设前后两次通过线框的磁通量变化大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　 ) A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2 C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．无法确定 解析：选C　第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入，ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差。第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧穿入，ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和。故ΔΦ1 ＜ΔΦ2，C正确。 【变式2-3】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，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是(　　) A.ab向右运动，同时使θ减小 B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小 C.ab向左运动，同时增大磁感应强度B D.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°＜θ＜90°) 答案　A 解析　设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScos θ，S增大，θ减小，cos θ增大，则Φ增大，A正确；B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误；S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；S增大，B增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误。 【知识点3 产生感应电流的条件】 一、电磁感应现象 1．定义：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。这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。 2．产生电磁感应现象的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化或闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。 3．实质：产生感应电动势。如果电路闭合，则有感应电流；如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 二、感应电流的产生 1．产生感应电流的三种情况 2．判断感应电流有无的方法 3． 判断电磁感应现象是否发生的一般流程 (1)确定研究的闭合回路； (2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ； (3)磁通量变化与感应电流的产生： 【例3】如图所示，导线MON在中点O弯折成一定角度，OO′为其角平分线，在导线MON内通以恒定电流I，由均匀导线制成的正方形小线框L中线与OO′重合，则能在L中产生感应电流的办法是(　 ) A．增大电流I B．将L沿OO′向右匀速移动 C．将L沿OO′向右加速移动 D．将L向上快速移动 解析：选D　根据右手螺旋定则可知，穿过正方形线框的磁通量为零，增大电流，磁通量不变，A错误；将线框沿OO′向右运动，穿过正方形线框的磁通量始终为零，无感应电流产生，B、C错误；将L向上快速移动，穿过正方形线框的磁通量发生变化，会有感应电流产生，D正确。 【变式3-1】下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是(　 ) 解析：选A　开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流；铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的无数辐条切割磁感线，与外电路构成闭合回路，产生感应电流。故选A。 【变式3-2】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 解析：选D　只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，A、B错误；线圈中插入条形磁铁瞬间回路中磁通量有变化，电流表有变化，磁铁不动后电流表无变化，C错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表的变化，D正确。 【变式3-3】（多选）利用如图所示的实验装置探究产生感应电流的条件，线圈通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈Q的两端连接到电流表上，线圈装在线圈的里面。下列说法正确的是（     ） A．开关闭合瞬间，线圈中产生感应电流 B．开关断开瞬间，线圈中不产生感应电流 C．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片，线圈中产生感应电流 D．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片，线圈中不产生感应电流 【答案】AC 【详解】A．开关闭合瞬间，线圈P的电流从无到有，产生的磁场也从无到有，穿过线圈Q的磁通量突然增加，满足感应电流产生条件，Q中会产生感应电流，A正确； B．开关断开瞬间，线圈P的电流从有到无，产生的磁场也从有到无，穿过线圈Q的磁通量突然减小，Q中会产生感应电流，B错误； CD．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片时，滑动变阻器接入电路的阻值快速变化，线圈P的电流随之快速变化，它产生的磁场也发生变化，穿过Q的磁通量随之改变，因此线圈Q中会产生感应电流，C正确，D错误。 故选AC。 【知识点4 电磁感应现象的应用】 1．能量转化：产生感应电流时，机械能或其他形式的能转化为电能。 2．电磁感应现象在生产生活中的应用非常广泛，如磁悬浮列车、发电机、变压器、手机的无线充电技术、感应焊接、电感器、电磁炉、电视、手机和收音机等的信号收发、感应磁卡的信号传输等。下面以其中几个应用为例具体说明。 应用实例 原理图 说明 发电机 线框在磁场中匀速转动，穿过线框的磁通量周期性变化，产生大小、方向周期性变化的电流 话筒 声音使膜片振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永久磁体的磁场中切割磁感线，从而形成微弱的电流，再经过放大电路将输入信号放大后输出 金属探测器 探测器中有一个通有大小和方向都变化的电流的发射线圈，当发射线圈周围有金属物时，金属物中会产生环状电流，环状电流的磁场反过来影响接收线圈中的电流，使探测器报警 电磁炉 陶瓷板下面的线圈接入大小和方向都变化的电流以后，会形成变化的磁场，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，实现对食物的加热 3．能产生感应电流的有变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体等。 【例4】(多选)高考考生入场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允许其进入考场，如图所示。探测器内有通电线圈，当探测器靠近任何金属材料物体时，就会引起探测器内线圈中电流变化，报警器就会发出警报；靠近非金属物体时则不发出警报。关于探测器工作原理，下列说法正确的是(　 ) A．金属探测器利用的是电磁感应现象 B．金属探测器利用的是磁场对金属的吸引作用 C．金属探测器利用的是静电感应现象 D．金属探测器利用的是当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化 解析：选AD　线圈通电后会产生磁场，当有金属物体进入磁场时，通过金属物体横截面的磁通量发生变化，金属物体内部会产生涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，由此判断是否有金属物体，静电感应现象是带电体靠近导体时使导体感应起电，故A、D正确。 【变式4-1】扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是(　　) 答案　A 解析　感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化．在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动；在B图中，只有紫铜薄板向左振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流；在D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故选项A正确，B、C、D错误． 【变式4-2】手机无线充电技术中，当充电基座上的送电线圈通入交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。电磁感应的首次发现者为（     ） A．库仑 B．法拉第 C．奥斯特 D．安培 【答案】B 【详解】手机无线充电利用电磁感应：送电线圈中的交变电流产生变化磁场，使邻近的受电线圈中产生感应电流。电磁感应现象由英国物理学家法拉第于1831年首次发现。 故选B。 【变式4-3】如图所示，这是浮桶式灯塔的结构简图，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（其截面如图中斜线部分所示），其内部为产生磁场的磁体，磁体固定，浮桶内的圆形线圈能够随波浪相对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流的磁效应 B．该装置的工作原理是电磁感应现象 C．线圈可以用塑料制成 D．海面无波浪时，塔灯也能发光 【答案】B 【详解】AB．电流的磁效应是“电生磁”，该装置当波浪起伏时，线圈相对磁体上下运动，线圈导线切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化是“磁生电”，属于电磁感应现象，故A错误，B正确； C．塑料是绝缘体，不能导电，无法产生感应电流供给塔灯，故C错误； D．无波浪时线圈静止，与磁体无相对运动，磁通量不变，无感应电流，塔灯不亮，故D错误。 故选B。 【知识点5 物理史实】 1．“电生磁”的发现 1820年，丹麦物理学家 奥斯特　发现了电流的磁效应。 2．“磁生电”的发现 1831年，英国物理学家 法拉第　发现了电磁感应现象。 【例5】史料记载“1831年8月29日这一天，法拉第在接通电池的一刹那，偶然看到检流计指针动了一下，接着便回到了原位，然后就一直停住不动。……”法拉第因此发现了电磁感应现象，图4-1-1是这个实验的示意图 。又有史料记载“瑞士物理学家科拉顿设计了一个利用磁铁在闭合线圈中获取电流的实验：将一块磁铁在螺线管中移动，使导线中产生感应电流。为了排除磁铁移动对检流计指针偏转的影响，他把检流计放到隔壁房间中去，用长导线把检流计和螺线管连接起来。实验开始了，科拉顿把磁铁插到线圈中去以后，就跑到隔壁房间中去，但他十分痛心地看到检流计的小磁针静止在原位。”科拉顿没能发现电磁感应现象，他的实验示意图见图4-1-2。请你分析一下，科拉顿没能看到电磁感应现象的原因是什么？ 答：科拉顿没能看到电磁感应现象的原因是因为电磁感应现象是在变化或运动的过程中出现的，当科拉顿赶到隔壁房间去时，检流小磁针已经动过了，所以他没能看到电磁感应现象。 【变式5-1】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，称为电流的磁效应。(√) 【变式5-2】奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么？ 解析法拉第把能引起感应电流的实验现象归纳为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。它们都与变化和运动有关。 【变式5-3】在物理学的发展过程中，许多科学家做出了突出贡献，下列关于科学家和他们的贡献的说法正确的是(　 ) A．牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系 B．库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，并测出了自然界的最小带电单位 C．安培提出了分子电流假说，成功解释了所有磁现象来源于运动电荷这一本质 D．法拉第通过大量实验发现了电磁感应现象，并总结出法拉第电磁感应定律 解析：选C　伽利略开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系，A错误；库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，密立根测出了自然界的最小带电单位，B错误；安培提出了分子电流假说，成功解释了所有磁现象来源于运动电荷这一本质，C正确；法拉第发现了电磁感应现象，但法拉第电磁感应定律不是法拉第总结出来的，D错误。 模块三 课后作业 1．(2025·北京卷，T3)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左平移 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右平移 D．图(d)中，圆环向条形磁铁N极平移 [解析]　圆环在匀强磁场中向左平移，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；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；离通有恒定电流长直导线越远，导线产生的磁感应强度越弱，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，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C不符合题意；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。 [答案]　A 2．某区域磁场的磁感线分布如图所示。将金属圆环从位置1沿水平方向移动到位置2，在此过程中，穿过圆环的磁通量（     ） A．减小 B．增大 C．不变 D．无法确定 【答案】A 【详解】将金属圆环从位置1沿水平方向移动到位置2，在此过程中，穿过圆环的磁感线的条数减小，即磁通量减小。 故选A。 3．如图，一水平圆环从位置向位置运动的过程中，穿过圆环的磁通量变化情况是：（     ） A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 【答案】C 【详解】线圈穿过磁铁的过程中，穿过线圈的磁感线包含了所有的内部磁感线及部分外部磁感线，内外磁感线相互抵消；因越到中间外部磁感线越少，磁通量就越大，故该过程磁通量是先增大后减小的。 故选C。 4．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(　　) A．线圈接在了直流电源上 B．电源电压过高 C．所选线圈的匝数过多 D．所用套环的材料与老师的不同 解析：选D　无论实验用的是交流电还是直流电，闭合开关S的瞬间，穿过套环的磁通量均增加，只要套环的材料是导体，套环中就能产生感应电流，套环就会跳起。如果套环是用塑料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起。选项D正确。 5．(多选)用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B通过开关S2连接到电流计上，将线圈A套在线圈B的里面。下列说法中正确的是(　 ) A．该装置可用于探究线圈B中感应电流产生的条件 B．S2处于闭合状态，在S1闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转 C．S1处于闭合状态，在S2闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转 D．两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针会发生偏转 解析：选ABD　线圈B没有接电源，与电流表构成回路，可用于探究线圈B中感应电流产生的条件，A正确；S2处于闭合状态，则线圈B与电流表构成回路，在S1闭合瞬间，线圈A中电流增大，线圈A产生的磁场增强，则穿过线圈B的磁通量变大，所以线圈B中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，B正确；S1处于闭合状态，线圈A中的电流不变，产生的磁场不变，穿过线圈B的磁通量不变，所以在S2闭合瞬间，线圈B中没有感应电流，电流表指针不偏转，C错误；两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，则线圈A中电流变化，线圈A产生的磁场变化，则穿过线圈B的磁通量变化，所以线圈B中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故D正确。 6．宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，危险程度不亚于黑洞，其磁感应强度相当于地球磁场的1000万亿倍，则“磁星”表面（   ） A．非常密集的磁感线可能会导致相交 B．所选闭合区域中磁通量不可能为零 C．各点磁场方向垂直于该点磁感线切线 D．各点磁场方向沿该点磁感线切线方向 【答案】D 【详解】A．磁感线在空间中不能相交，若两条磁感线相交，则交点处磁场将同时存在两个方向，与磁场方向的唯一性矛盾，故A错误； B．磁通量由磁感应强度在面积法线方向上的分量决定，根据磁通量公式有 当磁场方向与面积法线垂直时，，此时，故B错误； C．磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向，并非垂直于磁感线切线方向，故C错误； D．根据磁感线的定义，磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向，故D正确。 故选D。 7．当穿过闭合电路中的磁通量发生变化时，闭合回路中就产生感应电流，如选项图所示的匀强磁场中有一闭合矩形导线框，则在图示时刻能产生感应电流的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】在图A、图C和图D中的线圈在磁场中运动时穿过线圈的磁通量都是不变的，线圈中不会产生感应电流；而在图B中线圈被拉出磁场时，穿过线圈的磁通量减小，则线圈中会产生感应电流。 故选B。 8．如图所示，三个闭合线圈A、B、C放在同一平面内，当线圈A中有电流通过时，穿过闭合线圈A、B、C的磁通量分别为、、，则（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据安培定则可得，线圈A内部的磁场方向垂直纸面向里，A的外部磁场方向垂直纸面向外，而磁通量可看成穿过线圈的磁感线条数，当线圈的面积越大时，则相互抵消的越多，因此穿过线圈A的磁通量最大，线圈C的磁通量最小，故有 ，故ACD错误、B正确。 故选B。 9．（多选）我国已经制定了登月计划,假如航天员登月后想探测月球表面是否有磁场,他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈。下列推断中正确的是(　　) A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无 B.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表无示数,则判断月球表面无磁场 C.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表有示数,则判断月球表面有磁场 D.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁场,则电流表至少有一次示数不为零 答案:CD 解析:只要线圈中能产生感应电流,电流表有示数,则说明月球上一定有磁场。如果没有电流,只能说明线圈中的磁通量没有发生变化,需要变换转动轴或运动方向再试。如果线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,当空间有磁场时,至少会有一次产生感应电流,C、D正确。 10．如图螺线管A与滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；螺线管A放在螺线管B内，螺线管B与电流计组成一个闭合回路，忽略地磁场的影响。则开关闭合后（     ） A．断开开关瞬间，指针不会偏转 B．将A从B中抽出，指针不会偏转 C．快速滑动滑动变阻器滑片，指针会偏转 D．上下移动A、B并保持相对静止，指针会偏转 【答案】C 【详解】A．断开开关瞬间，螺线管A的电流突然消失，穿过螺线管B的磁通量骤减，B的闭合回路会产生感应电流，指针偏转，故A错误； B．将A从B中抽出时，A的磁场穿过B的磁通量减小，B的闭合回路产生感应电流，指针偏转，故B错误； C．快速滑动滑动变阻器滑片时，A所在回路的电流快速变化，A产生的磁场随之变化，穿过B的磁通量发生变化，B的闭合回路产生感应电流，指针偏转，故C正确； D．上下移动A、B且保持相对静止时，A中的电流恒定，A和B的相对位置也不变，穿过B的磁通量没有发生变化，无感应电流，指针不会偏转，故D错误。 故选C。 11．如图所示，一闭合线框位于水平放置的条形磁体的左端，线框平面始终与磁体的上表面垂直。线框水平运动，在其由图中位置Ⅰ经过中间位置Ⅱ到达位置Ⅲ的过程中，穿过线框的磁通量的变化情况为（     ） A．不发生变化 B．先减小后增大 C．先增大后减小 D．不能确定 【答案】B 【详解】条形磁铁的磁感线分布如图所示： 由于条形磁铁两端磁感线分布密集，中央磁感线分布稀疏，故线框在位置Ⅱ时磁通量最小，所以从位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，磁通量先减少后增加，故ACD错误，B正确。 故选B。 12．（多选）如图所示，线圈M与电源连接，线圈N与电流计G相连接，如果线圈N中产生的感应电流通过电流计，则这时正在进行的实验过程可能是（    ） A．滑动变阻器的滑片没有移动 B．滑动变阻器的滑片P向端移动 C．突然断开开关S D．滑动变阻器的滑片P向端移动 【答案】BCD 【详解】A．当开关处于闭合状态时，如果滑动变阻器的滑片不动，线圈中的电流不变，则穿过的磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，A错误； BD．若移动滑动变阻器的滑片，线圈中的电流改变，穿过线圈的磁通量改变，中产生感应电流，BD正确； C．当开关突然断开时，线圈中的电流改变，穿过线圈的磁通量改变，中产生感应电流，C正确； 故选BCD。 13．1831年，物理学家法拉第在探究电磁现象时，发明了第一台持续输出稳定电流的发电装置——法拉第圆盘发电机，其结构如图所示。该装置由在匀强磁场中转动的金属圆盘、电刷和外接电路构成，无需电池即可持续供电，为电气化时代奠定了基础。其工作原理主要利用了（    ） A．电磁感应 B．电流的磁效应 C．接触带电 D．摩擦起电 【答案】A 【详解】金属圆盘在匀强磁场中转动时切割磁感线，产生感应电动势，其工作原理主要利用了电磁感应。 故选A。 14．如图所示，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ，导轨间距离为l，匀强磁场垂直于导轨所在的平面（纸面）向里，磁感应强度的大小为B，两根金属杆1、2在导轨上，与导轨垂直，它们分别以速度、垂直于导轨做匀速直线运动，两金属杆不相碰。下列情形回路中没有电流的是（    ） A．，且同向运动 B．，且同向运动 C．，且反向运动 D．，且反向运动 【答案】A 【详解】A．，且同向运动时，闭合回路面积不变，穿过闭合回路的磁通量不变，不会产生感应电流。故A正确； B．，且同向运动，闭合回路的面积变化，穿过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流。故B错误； C．，且反向运动，闭合回路的面积变化，穿过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流。故C错误； D．，且反向运动时，闭合回路的面积变化，穿过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流。故D错误； 故选A。 15．2025年11月，我国第三艘航母福建舰正式入列海军。图示是我国歼35战机在“福建号”航母上弹射起飞的情景。弹射起飞的原理是处于强磁场中的弹射车通以强电流时能提供强大的推力而使舰载机快速起飞，下图中可说明其原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．该实验是奥斯特电流的磁效应，证明电流周围能够产生磁场，而弹射车通以强电流时能提供强大的推力，是电流在磁场中受安培力，两种情形原理不同，故A错误； B．该实验是探究导体棒切割磁感线产生感应电流的方向，是电磁感应现象，与弹射车原理不同，故B错误； C．该实验是通电导线在磁场中受到安培力，与弹射车原理相同，故C正确； D．话筒是声音使膜片振动带动线圈切割磁感线产生感应电流，为电磁感应现象，与弹射车原理不同，故D错误。 故选C。 16．（多选）某风力发电机的叶片转动时可形成直径为的圆面，设风速恒定为，风向恰好垂直于叶片转动面，已知空气的密度为，该风力发电机能将此圆面内空气动能的转化为电能。则下列说法中正确的是（　　） A．发电机主要是利用电磁感应的原理工作的 B．在时间内经过风力发电机叶片圆面的气流的质量为 C．在时间内经过风力发电机叶片圆面的气流的动能为 D．此风力发电机的发电功率为 【答案】ACD 【详解】A．发电机中的闭合线圈在磁场中转动，切割磁感线，产生感应电流，发电机主要是利用电磁感应的原理工作的，故A正确； B．在时间t内经过风力发电机叶片圆面的气流的质量为 故B错误； C．在时间t内经过风力发电机叶片圆面的气流的动能为 故C正确； D．风力发电机的发电功率为 故D正确。 故选ACD。 17．如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是（　　） A．保持开关闭合 B．开关闭合瞬间 C．开关断开瞬间 D．移动滑动变阻器滑片 【答案】A 【解析】开关闭合状态下，线圈中电流恒定，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，电流表指针不会发生偏转，故A正确；当开关闭合的瞬间、开关断开的瞬间或者移动滑动变阻器滑片时，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转，故B、C、D错误。 18．如图所示，空间有水平匀强磁场，磁感应强度大小为，方向水平向右；边长为的单匝正方形线框可以绕垂直磁场的固定轴转动，初始时刻线框平面与磁场方向平行。下列说法正确的是（    ） A．初始时刻穿过线框的磁通量为 B．线框从初始时刻开始绕转动60°，穿过线框的磁通量减少了 C．线框从初始时刻开始绕转动90°，穿过线框的磁通量增加了 D．线框在绕转动过程中，线框内没有感应电流 【答案】C 【详解】A．穿过线框的磁通量表示线框在与磁场垂直方向投影的面积，则初始时刻穿过线框的磁通量为0，故A错误； B．初始磁通量为，线框转动后，垂直磁场的投影面积 此时磁通量，磁通量是增加了，并非减少，故B错误； C．线框转动后，线框平面与磁场垂直，投影面积为，磁通量为；初始磁通量为，因此磁通量增加了，故C正确； D．线框在转动过程中，穿过线框的磁通量一直在变化，线框内有感应电流通过，故D错误。 故选C。 19．（多选）小明网上购买音乐会门票后，直接通过“刷身份证”方式即可顺利检票。当身份证靠近检验机器时，机器的感应电路中就会产生电流，识别听众身份，极大的提高了检票效率。下列说法正确的是（　　） A．读取身份证的机器内部设有天线，通电工作时会在周围产生磁场，这是电流的磁效应 B．身份证靠近读卡机器时，会使机器产生感应电流，这是电磁感应现象 C．只要导体做切割磁感线运动，一定能产生感应电流 D．身份证靠近读卡机器时，读卡器内闭合线圈磁通量发生变化，不能产生感应电流 【答案】AB 【详解】A．读取身份证的机器内部设有天线，通电工作时会在周围产生磁场，这是电流的磁效应，故 A正确； B．身份证靠近读卡机器时，机器产生感应电流是因为机器发射的射频信号使身份证中的芯片产生感应电流，进而使机器的感应电路中产生电流，这是电磁感应原理，故B正确； C．产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。若导体不是闭合电路的一部分，即使做切割磁感线运动，也不能产生感应电流，故C错误； D．根据产生感应电流的条件可知，只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流，故 D错误。 故选AB。 20．如图所示，一有界匀强磁场（磁感应强度为）恰好完全垂直穿过圆环C，正方形线框A与圆环C在同一平面内。设正方形线框A的面积为，圆环C的面积为，则穿过正方形线框的磁通量为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】磁场只分布在圆环所围的面积内，且磁场方向与正方形线框所在平面垂直。由磁通量的定义，穿过正方形线框的磁通量为 故选B。 21．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，要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，则应切断哪一根导线中的电流（　　） A．切断i1 B．切断i2 C．切断i3 D．切断i4 【答案】D 【解析】根据安培定则判断出四根通电直导线中电流在所围面积内的磁场方向，可知只有i4中电流产生的磁场垂直于纸面向外，则要使磁通量增加，应切断i4。 22．如图所示，面积大小为S的N匝矩形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈可以绕O1O2转动。下列说法中正确的是（     ） A．当线圈从图示位置转过30°时，穿过线圈的磁通量的大小为BS B．当线圈从图示位置转过60°时，穿过线圈的磁通量大小NBS C．当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小 D．当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小 【答案】A 【详解】A．当线圈从图示位置转过30°时，穿过线圈的磁通量的大小为，A正确； B．当线圈从图示位置转过60°时，穿过线圈的磁通量大小，B错误； C．当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小，C错误； D．当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小，D错误。 故选A。 23．如图所示，一圆形线圈共有10匝，围成的面积为；线圈内有一面积为的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直于线圈平面。下列说法正确的是（     ） A．穿过线圈的磁通量大小为 B．穿过线圈的磁通量大小为 C．穿过线圈的磁通量大小为 D．将线圈从图示位置绕某直径转过，穿过线圈的磁通量变化量为0 【答案】B 【详解】ABC．根据磁通量的公式 其中磁场的有效面积 所以穿过线圈的磁通量为，故B正确； D．线圈转过180度后，磁通量为， 所以磁通量的变化量，故D错误。 故选B。 24．如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线恰好和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有（　　） A．使螺线管在线圈a所在平面内转动 B．使螺线管中的电流发生变化 C．使线圈a以MN为轴转动 D．使线圈a以与MN垂直的直径为轴转动 【答案】D 【解析】题图所示位置，线圈a所在平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，当按A、B、C所述方式变化时，磁通量不变，不产生感应电流；按D所述方式变化时，由于线圈a与磁场夹角变化引起磁通量变化，能够产生感应电流，故选D。 25．一条形磁体与导线环在同一平面内，磁体的中心恰与导线环的圆心重合，如图所示。为了在导线环中产生感应电流，磁体应（    ） A．绕垂直于纸面且过O点的轴转动 B．向右平动 C．向左平动 D．N极垂直于纸面向外转动，S极垂直于纸面向里转动 【答案】D 【详解】A．题图中位置穿过导线环平面的磁通量为0，要使导线环中有感应电流，只要让导线环中有净余磁感线穿过，就会有磁通量的变化。若磁体绕垂直于纸面且过O点的轴转动，导线环的磁通量始终为0，导线环中不会产生感应电流，故A错误； B．若磁体向右平动，导线环的磁通量始终为0，导线环中不会产生感应电流，故B错误； C．若磁体向左平动，导线环的磁通量始终为0，导线环中不会产生感应电流，故C错误； D．若磁体N极垂直于纸面向外转动，S极垂直于纸面向里转动，导线环的磁通量发生变化，导线环中会产生感应电流，故D正确； 故选D。 26．如图所示，一有界匀强磁场，宽度为d，使一边长为l的正方形导线框以速度v向右匀速通过磁场区域，若d＞l，则导线框通过磁场过程中，导线框中不产生感应电流的时间应等于（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】当导线框刚好完全进入磁场时至导线框刚好要出磁场时，穿过导线框的磁通量不发生变化，导线框中不会产生感应电流，对应的位移为d－l，所以时间为t＝，选项C正确。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $