2019版高中物理 第四章 划时代的发现 探究感应电流的产生条件学案 新人教版选修3-2.doc

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1、11 1 划时代的发现划时代的发现 2 2 探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件学习目标 1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化一、划时代的发现1丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系2英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应产生的电流叫做感应电流二、感应电流的产生条件只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流即学即用1判断下列说法的正误(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导

2、线下面的小磁针一定会发生转动( )(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象( )(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象( )(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应( )2如图 1 所示，条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表 G 的指针_(填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁A在线圈B中保持不动，电流表 G 的指针_(填“不偏转”或“偏转”)图 1答案 偏转 不偏转一、磁通量及其变化导学探究 如图 2 所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.2图 2(1)分别求出BS(图示位置)和BS(线框绕OO转 90)时，穿过闭合导线框架平面

3、的磁通量(2)由图示位置绕OO转过 60时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？答案 (1)BS 0 (2)BS 减少了BS1 21 2知识深化1匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时，BS.(2)B与S不垂直时，BS，B为B垂直于线圈平面的分量如图3 甲所示，BS(Bsin )S.也可以BS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，BSBScos .图 332磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化如图 4(a)所示(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化如图(b)所示(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发

4、生变化如图(c)所示图 4例 1 如图 5 所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r，10 匝；线圈B的半径为 2r,1 匝；线圈C的半径为 ，1 匝r 2图 5(1)在B减为 的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？B 2(2)在磁场转过 90角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过 180角呢？答案 (1)A、B线圈的磁通量均减少了Br2 2(2)减少了Br2 减少了Br21 41 2解析 (1)A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样( B)r2B

5、2Br2 2即A、B线圈中的磁通量都减少了Br2 2(2)对线圈C，1Br2Br21 4当磁场转过 90时，20，故 121Br21 44当转过 180时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取1为正，则3为负，有3Br2，故 231Br2.1 41 21磁通量与线圈匝数无关2磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反例 2 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图 6 所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置 1 平移到位置 2，第二次将线框绕cd边翻转到位置 2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为 1和 2，则( )图 6A12 B12C1

6、2.将闭合线框从位置 1 平移到位置 2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以1|21|12；将闭合线框从位置 1 绕cd边翻转到位置 2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以 2|(2)1|12(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为 C.二、感应电流产生的条件导学探究 (1)如图 7 所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中_电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中_电流产生(填“有”或“无”)图 7(2)如图 8 所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中_电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中_电流产生(填“有”或“无”)5图 8(3)如图

7、9 所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关 S 闭合或断开时，电流表中_电流通过；若开关 S 一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中_电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中_电流通过(填“有”或“无”)图 9总结：上述三个实验中，什么情况下产生了感应电流？产生感应电流时共同特点是什么？答案 (1)有 无 (2)有 无 (3)有 有 无实验一中：导体棒切割磁感线运动，引起回路面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，引起线圈中的磁场变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流实验三中：开关闭合、断开、滑动变阻器的滑动

8、触头移动时，A线圈中电流变化，从而引起穿过B的磁通量变化，产生了感应电流三个实验共同特点是：产生了感应电流时闭合回路的磁通量发生了变化知识深化1感应电流产生条件的理解不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化2注意区别 与：感应电流的产生与无关，只取决于的变化，即与 有关与的大小没有必然的联系6例 3 下图中能产生感应电流的是( )答案 B解析 A 选项中，电路没有闭合，无感应电流；B 选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C 选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消

9、，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1电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可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，但是如果在变化仍然可以产生感应电流针对训练 (多选)如图 10 所示装置，在下列各种情况中，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( )图 10A开关 S 闭合的瞬间B开关 S 闭合后，电路中电流稳定时C开关 S 闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D开关 S 断开的瞬间答案 ACD1(电磁感应现象的发现与认识)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验

10、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，一段时间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7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，观察电流表的变化答案 D解析 同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的 A、B 选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确C 选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察

11、，C 项错误在给线圈通电、断电瞬间，会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，因此 D 项正确2(对磁通量的理解)如图 11 所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成角，已知 sin ，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为( )4 5图 11ABS B.BS C.BS D.BS4 53 53 4答案 B解析 根据磁通量的定义可得通过线框的磁通量BSsin ，代入解得BS，所以 B4 5选项正确3(对磁通量的理解)如图 12 所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量a、b的大小关系为( )图 12AabBab，故 A 正确4(产生感应电流的判断)(多选)如图 13 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，在下列情况中线框产生感应电流的是( )图 13A导线中的电流变大B线框向右平动C线框向下平动D线框以AB边为轴转动答案 ABD