2019-2020学年高中物理 第4章 电磁感应 第1、2节 划时代的发现 探究感应电流的产生条件课

第1、2节划时代的发现探究感应电流的产生条件固知识、要点梳理要点一电磁感应的探索历程1．“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家1__________发现了电流的磁效应．2．“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家2__________发现了电磁感应现象．奥斯特法拉第3．法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：(1)变化的3__________．(2)变化的4__________．(3)5__________的恒定电流．(4)6__________的磁铁．(5)在磁场中运动的7__________．电流磁场运动运动导体4.电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应，产生的电流叫8__________．5．发现电磁感应现象的意义(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了9__________作为一门统一学科的诞生．(2)使人们找到了10__________的条件，开辟了人类的电气化时代．感应电流电磁学磁生电1．下列关于电磁感应现象的认识，正确的是()A．它最先是由奥斯特通过实验发现的B．它是指变化的磁场产生电流的现象C．它说明了电能生磁D．它揭示了电流受到安培力的原因解析：选B奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A错误；变化的磁场产生电流的现象是电磁感应现象，故B正确；电磁感应现象说明，磁能生电，故C错误；电磁感应现象揭示了磁能生电，它并没有揭示电流受到安培力的原因，故D错误．2．下列四幅图中，哪幅图是表示研究电磁感应现象的实验装置()解析：选D图A研究的是电流的磁效应，电磁铁通电后可以吸引铁屑，A选项不符合题意；图B研究的是电流周围存在磁场，小磁针发生偏转，B选项不符合题意；图C研究的是通电导线在磁场中的受力情况，C选项不符合题意；图D研究的是闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时，会产生感应电流，属于电磁感应现象，D选项符合题意．要点二探究感应电流的产生条件1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)实验结论导体棒静止无导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有闭合回路包围的面积11__________时，回路中有电流产生；包围的面积12__________时，回路中无电流产生变化不变2.探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)实验结论N(或S)极插入线圈13__________N(或S)极停在线圈中14__________N(或S)极从线圈中抽出15__________线圈中的磁场16__________时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场17__________时，线圈中无感应电流有无有变化不变3.模拟法拉第的实验(如图所示)：实验操作实验现象(线圈B中有无电流)实验结论开关闭合瞬间18__________开关断开瞬间19__________开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动20__________开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片21__________线圈B中磁场22__________时，线圈B中有感应电流；线圈B中磁场23__________时，线圈B中无感应电流有有无有变化不变4.感应电流产生的条件：只要穿过闭合导体回路的24__________发生变化，闭合导体回路中就会产生感应电流．磁通量3．如图所示，金属线框中能产生感应电流的是()解析：选B产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，图A中，线圈没有闭合，不会产生感应电流，A选项错误；图B中，两导线反向运动，闭合回路磁通量发生变化，产生了感应电流，B选项正确；图C中，线圈移动过程中，磁通量不变，不会产生感应电流，C选项错误；图D中，线圈始终和磁场平行，穿过的磁通量为零，不会产生感应电流，D选项错误．4．(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关，用导线连接成如图所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是()A．线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流B．线圈A从线圈B中拔出过程中，有感应电流C．线圈A停在线圈B中，有感应电流D．线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量在减小解析：选ABD由电路图可知，开关接在电流表与副线圈B的电路中，接通和断开开关，只是使线圈B所在回路闭合或断开，不影响原线圈A中电流的变化；线圈A插入线圈B的过程中，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，则有感应电流，故A正确；同理，当线圈A从线圈B中拔出过程中，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，则有感应电流，故B正确；线圈A停在线圈B中，穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流，故C错误；线圈A拔出线圈B的过程中，穿过线圈B的磁通量减少，线圈B产生感应电流，故D正确．5．法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，实验中可能观察到的现象是()A．只要线圈A中电流足够强，小磁针就会发生偏转B．线圈A接通后，线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转C．线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转解析：选C只有电键闭合瞬间、断开瞬间线圈B中才有感应电流，即原磁场变化时才有感应电流，小磁针会偏转，A中的电流稳定时，B内不产生感应电流，小磁针不会偏转，与A中电流的大小无关，故A、D错误，C正确；A接通达到稳定后B内没有感应电流，小磁针不会偏转，与B线圈的匝数无关，故B错误．要点三磁通量及其变化量的计算1．磁通量的计算(1)B与S垂直时：Φ＝25__________，S为线圈的有效面积．如图甲所示．BS(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥＝B⊥S，26__________为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，27__________为B在垂直于S方向上的分量．如图乙、丙所示．S⊥B⊥2．磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反，穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和．3．引起磁通量变化的情况(1)导线切割磁感线使回路面积S变化．(2)磁感应强度B随时间或位置变化．(3)线圈在磁场中转动．4．用磁感线的条数表示磁通量当回路中有不同方向的磁感线穿过时，磁通量是指穿过某一面磁感线的“净”条数，即不同方向的磁感线的条数差．6.如图所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P，现用力从四周拉弹簧线圈，使线圈包围的面积变大，则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中，正确的是()A．磁通量增大，有感应电流产生B．磁通量增大，无感应电流产生C．磁通量减小，有感应电流产生D．磁通量减小，无感应电流产生解析：选C本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)．磁通量是指穿过一个面的磁感线的条数，由于垂直纸面向外的和垂直纸面向里的磁感线要抵消一部分，当弹簧线圈P的面积扩大时，垂直纸面向里的磁感线条数增加，而垂直纸面向外的磁感线条数是一定的，故穿过这个面的磁通量将减小，线圈中会有感应电流产生，故C正确．7.如图所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90°到如图所示的虚线位置时，试求：(1)初、末位置穿过线框的磁通量Φ1和Φ2的大小；(2)磁通量的变化量ΔΦ的大小．答案：(1)BSsinθBScosθ(2)BS(cosθ＋sinθ)解析：(1)如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解，得B上＝Bsinθ，B左＝BcosθΦ1＝B上S＝BSsinθΦ2＝－B左S＝－BScosθ.(2)磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScosθ－BSsinθ＝－BS(cosθ＋sinθ)．