人教版選修32 4.2 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 學(xué)案.doc

第四章 電磁感應(yīng)第2節(jié) 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件一、磁通量回顧1定義：在磁感應(yīng)強度為b的_中，有一個面積為s的平面與磁場方向_，b和s的乘積叫做穿過這個面積的_。2公式：=_。3單位：韋伯，符號：wb，1 wb=1 tm2。4是標量，但有正負，若取某方向穿入平面的磁通量為_，則反方向穿入該平面的磁通量為_。二、探究歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1實驗觀察（1）導(dǎo)體棒在磁場中運動實驗裝置實驗操作線圈中有無電流條形磁鐵在線圈中插入或拔出時_條形磁鐵在線圈中靜止不動_ （2）導(dǎo)體棒在磁場中運動實驗裝置實驗操作線圈中有無電流條形磁鐵在線圈中插入或拔出時_條形磁鐵在線圈中靜止不動_（3）模擬法拉第的實驗實驗裝置實驗操作線圈中有無電流開關(guān)s接通或斷開_開關(guān)s閉合，改變滑動變阻器阻值_開關(guān)s一直閉合，且滑動變阻器觸頭位置不動_2分析論證（1）實驗（1）表明：閉合導(dǎo)體回路包圍的_時，有電流產(chǎn)生；閉合導(dǎo)體回路包圍的_時，無電流產(chǎn)生。（2）實驗（2）表明：線圈中的_時，有感應(yīng)電流；線圈中的_時；無感應(yīng)電流。（3）實驗（3）表明：線圈b中_，有感應(yīng)電流；線圈b中_，無感應(yīng)電流。（4）實驗結(jié)論：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與磁場的_有關(guān)系，與閉合導(dǎo)體回路包圍的_有關(guān)系。3感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生_，閉合導(dǎo)體回路中就有_。勻強磁場 垂直 磁通量 bs 正 負無 有 有 無 有 有 無 面積變化 面積不變 面積不變 磁場變化 磁場變化 磁場不變 變化 面積 變化 感應(yīng)電流一、對磁通量的理解與計算1對磁通量及其公式的理解應(yīng)注意以下兩個問題：（1）某一面內(nèi)的磁感線既有穿出，又有穿進，則穿過該面的合磁通量為凈磁感線的條數(shù)；（2）磁通量是標量，但有正負。磁通量的正負不代表大小，只表示磁感線是怎樣穿過平面的?！纠}1】如圖所示，a、b是兩個同平面、同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓環(huán)且與兩圓環(huán)平面垂直，則穿過兩圓環(huán)的磁通量a、b的大小關(guān)系為aabba2b1=2c12d不能判斷7（2018遼寧省莊河市高級中高二期末）下列四幅圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形是a bc d8某同在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實驗中，將直流電源、滑動變阻器、線圈（有鐵芯）、線圈、靈敏電流計及開關(guān)按圖連接成電路。在實驗中，該同發(fā)現(xiàn)形狀閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏。由此可以判斷，在保持開關(guān)閉合的狀態(tài)下a當線圈拔出時，靈敏電流計的指針向左偏b當線圈中的鐵芯拔出時，靈敏電流計的指針向右偏c當滑動變阻器的滑片勻速滑動時，靈敏電流計的指針不偏轉(zhuǎn)d當滑動變阻器的滑片向端滑動時，靈敏電流計的指針向右偏9（2018廣東省惠州市博羅縣博師高級中高二質(zhì)量檢測）在長直通電導(dǎo)線附近放置一矩形線圈，開始時線圈與導(dǎo)線處在同一平面內(nèi)，線圈中的ac、bd邊與導(dǎo)線平行，如圖。當線圈做下列運動時不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是a線框向右勻速運動b線框垂直紙面向里運動c線框以ac邊為軸轉(zhuǎn)動d線框平面以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動10如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣線水平吊起通電直導(dǎo)線a，導(dǎo)線與螺線管垂直。a中的“”表示導(dǎo)線中電流的方向垂直于紙面向里。電鍵s閉合前、后，絕緣線對導(dǎo)線a的作用力大小的變化情況是： a增大b減小c不變d不能確定11如圖甲所示為法拉第在研究電磁感應(yīng)時用過的線圈，其工作原理如圖乙所示，則實驗中不會使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是a保持開關(guān)閉合b開關(guān)閉合瞬間c開關(guān)斷開瞬間d移動變阻器滑片12（2018福建省霞浦第一中高二月考）如圖所示，導(dǎo)線框abcd在光滑且無限長導(dǎo)軌上向右運動，abcd與導(dǎo)軌接觸良好，g1與g2是兩只靈敏電流計，則關(guān)于g1、g2指針的偏轉(zhuǎn)，說法正確的是a只有g(shù)1偏轉(zhuǎn)b只有g(shù)2偏轉(zhuǎn)cg1與g2都會偏轉(zhuǎn)dg1與g2都不會偏轉(zhuǎn)13如圖所示，在同一鐵芯上有a和c兩個線圈，其中a線圈與滑動變阻器、電源、開關(guān)相連，c線圈兩端與靈敏電流計相連，在以下采取的做法中，不能使靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)的是a開關(guān)s閉合的瞬間b開關(guān)s閉合后，變阻器滑片p向右滑動c開關(guān)s閉合后，變阻器滑片p保持不動d開關(guān)s斷開的瞬間14（2018廣西賀州平桂管理區(qū)平桂高級中高二月考）關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的是a只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就一定有感應(yīng)電流b只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運動，導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流c當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，閉合電路中一定有感應(yīng)電流d若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運動，閉合電路中一定沒有感應(yīng)電流15（2018云南省河口縣民中高二月考）通電直導(dǎo)線穿過閉合線圈l，如圖所示，則a當電流i增大時，線圈l中有感應(yīng)電流b當l左右平動時，l中有感應(yīng)電流c當l上下平動時，l中有感應(yīng)電流d以上各種情況都不會產(chǎn)生感應(yīng)電流16如圖所示的線框面積為s，處于磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中，b的方向與線框平面成角，當線框轉(zhuǎn)過90到如圖所示的虛線位置時，試求：（1）初、末位置穿過線框的磁通量的大小1和2；（2）磁通量的變化量。17（1）如圖所示的是“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置。將圖中所缺導(dǎo)線補接完整。如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后線圈a迅速從線圈b中拔出時，電流計指針將_（選填“向右偏”、“向左偏”或“不偏轉(zhuǎn)”）。（2）某生選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗時，原線圈接在生電源上，用多用電表測量副線圈的電壓。下列操作正確的是 _ 。a原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋b原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋c原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋d原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋該生繼續(xù)做實驗，在電源電壓不變的情況下，先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓_（選填“增大”、“減小”或“不變”）。18逆向思維是一種重要的思想方法，在這種思想方法的引領(lǐng)下，許多重要的 定律被發(fā)現(xiàn)?！半娚?，磁生電”這種逆向互生的關(guān)系，體現(xiàn)了物理中的一種對稱美。請思考：（1）你還能指出物理中的其他對稱性和對稱實例嗎？（2）1831年，物理家法拉第用如圖所示的實驗，成功發(fā)現(xiàn)了磁生電現(xiàn)象，開關(guān)始終處于閉合狀態(tài)時，a線圈中_（選填“有”或“無”）感應(yīng)電流產(chǎn)生，開關(guān)閉合或斷開瞬間，a線圈中_（選填“有”或“無”）感應(yīng)電流產(chǎn)生。（3）下圖是某興趣小組研究磁生電現(xiàn)象所需的器材。請你協(xié)助該小組完成如下工作，用實線將帶有鐵芯的線圈a、電源、滑動變阻器和開關(guān)連接成原線圈回路，將小量程電流表和線圈b連接成副線圈回路，并列舉出在實驗中改變副線圈回路磁通量，使副線圈回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方式：_；_；_。19（2017新課標全國卷）掃描隧道顯微鏡（stm）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對stm的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是1d【解析】感應(yīng)電流的產(chǎn)生其條件是閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，閉合線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生可能線圈始終與磁場平行，故a錯誤；感應(yīng)電流的產(chǎn)生其條件是閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，磁通量的變化可以由磁場引起的，也可以由線圈的面積的變化引起的，閉合線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，不能判斷出此地一定沒有磁場的變化或沒有面積的變化，故bc錯誤；沒有電流只能說明穿過閉合線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，故d正確。【名師點睛】解答本題主要是抓住感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，而磁通量的變化可以是由磁場變化引起，也可以是線圈的面積變化，或位置變化引起的。3d【解析】線框平行于磁場感應(yīng)線運動，穿過線框的磁通量沒有變化，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，a錯誤；線框整體垂直于磁感線運動，雖然切割磁感線，但穿過的磁通量沒有變化，因此也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，b錯誤；線框繞軸轉(zhuǎn)動，但穿過的磁通量為零，且始終為零，因此也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故c錯誤；線框繞軸轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化，因此線框產(chǎn)生感應(yīng)電流，故d正確。4c【解析】線圈不動，將磁鐵向線圈中插入，螺線管中的磁通量增大；螺線管與靈敏電流計相連，構(gòu)成閉合電路；電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)。故a項不選。線圈不動，將磁鐵從線圈中抽出，螺線管中的磁通量減?。宦菥€管與靈敏電流計相連，構(gòu)成閉合電路；電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)。故b項不選。磁鐵放在線圈里不動，螺線管中的磁通量不變；電路中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計指針不偏轉(zhuǎn)。故c項應(yīng)選擇。磁鐵不動，將線圈上下移動，螺線管中的磁通量不斷變化；螺線管與靈敏電流計相連，構(gòu)成閉合電路；電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)。故d項不選?！久麕燑c睛】感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：閉合回路，回路中磁通量發(fā)生變化。5b【解析】當保持ad邊與導(dǎo)線平行線圈向右移動時，穿過線圈的磁通量發(fā)生減小，則線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流；線框以導(dǎo)線為軸加速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量不變，則不可以產(chǎn)生感應(yīng)電流；線框以ad邊為軸旋轉(zhuǎn)，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，則線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。導(dǎo)線框以ab邊為軸旋轉(zhuǎn)，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，則線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流；本題選擇不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的，故選b。6c【解析】將線框從平移到，磁感線是從線框的同一面穿過的，所以= =；將線框從繞cd邊轉(zhuǎn)到，磁感線分別是從線框的正、反兩面穿過的，所以2= =+（以原來穿過的為正，則后來從另一面穿過的為負）。故c正確。7b【解析】根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件判斷，a中，電路沒有閉合，無感應(yīng)電流；b中，磁感應(yīng)強度不變，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；c中，穿過線圈的磁感線相互抵消，恒為零，無感應(yīng)電流；d中，磁通量不發(fā)生變化，無感應(yīng)電流。故選：b。 8b【解析】由題意可知：開關(guān)閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏，則當磁通量增大時，則指針左偏；若磁通量減小時，則右偏；當線圈a拔出，或線圈a中的鐵芯拔出時，均導(dǎo)致磁通量減小，因此電流計指針向右偏，故a錯誤，b正確；滑動變阻器的滑動端p勻速滑動，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，電流計指針都要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故c錯誤；當滑動變阻器的滑片向n端滑動時，電阻減小，則電流增大，導(dǎo)致磁通量增大，因此靈敏電流計的指針向左偏，故d錯誤?！久麕燑c睛】本題無法直接利用楞次定律進行判斷，但是可以根據(jù)題意得出產(chǎn)生使電流表指針左偏的條件，即可不根據(jù)繞向判出各項中應(yīng)該出現(xiàn)的現(xiàn)象。10a【解析】通電前絕緣繩只受導(dǎo)線的重力，通電后，首先根據(jù)安培定則判斷通電螺線管在a處產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)該是水平向右。再根據(jù)左手定則判斷可以知道a受到通電螺線管磁場的作用力的方向:豎直向下，此時絕緣繩受到向下的重力和安培力，故絕緣線對導(dǎo)線a的作用力變大，故a正確。11a【解析】開關(guān)閉合狀態(tài)下，線圈中電流恒定，穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流，電流表指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故a正確。當開關(guān)接通的瞬間、開關(guān)斷開的瞬間或者移動變阻器滑片時，線圈中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。故bcd錯誤。12c【解析】導(dǎo)線框向右滑動時，ad邊與導(dǎo)軌構(gòu)成的閉合回路磁通量增加，回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此有電流流過兩電流表g1和g2，兩電流表都會偏轉(zhuǎn)，故c正確，a、b、d錯誤；故選c。【點睛】產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流。13c【解析】閉合開關(guān)s的瞬間，穿過線圈c的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)，故a不符合題意；開關(guān)s閉合后，變阻器滑片p向右滑動，a線圈中電流增大，產(chǎn)生的磁場增強，穿過線圈c的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)，故b不符合題意；開關(guān)s閉合后，變阻器滑片p保持不動，a線圈中電流不變，產(chǎn)生的磁場穩(wěn)定，穿過線圈c的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針不偏轉(zhuǎn)，故c符合題意。將開關(guān)斷開的瞬間，穿過線圈c的磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)，故d不符合題意。【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵是掌握產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路的磁通量發(fā)生變化，通過分析線圈a中電流變化，分析即可。14c【解析】只要穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就一定有感應(yīng)電流，選項a錯誤，c正確；只要閉合電路的部分導(dǎo)線做切割磁感線運動，導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流，選項b錯誤；若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運動，但閉合電路所處的位置，磁場發(fā)生變化，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故d錯誤?！久麕燑c睛】此題考查產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，應(yīng)注意以下幾點：“閉合電路”、“磁通量變化”或者“閉合電路”、“部分導(dǎo)體”、“切割磁感線運動”，這些條件缺一不可.【點睛】解決本題的關(guān)鍵要掌握安培定則，熟練運用來判斷直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向，并根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件進行判斷。16【答案】（1）bssin bscos （2）bs（cos +sin ）【解析】（1）法一：在初始位置，把面積向垂直于磁場的方向進行投影，可得垂直于磁場方向的面積為s=ssin ，所以1=bssin 在末位置，把面積向垂直于磁場方向進行投影，可得垂直于磁場方向的面積為s=scos 。由于磁感線從反面穿入，則2=bscos 法二：如圖所示，把磁感應(yīng)強度b沿垂直于面積s和平行于面積s進行分解得b上=bsin ，b左=bcos 故1=b上s=bssin 2=b左s=bscos （2）開始時b與線框平面成角，穿過線框的磁通量1=bssin 當線框平面按順時針方向轉(zhuǎn)動時，穿過線框的磁通量減少，當轉(zhuǎn)動時，穿過線框的磁通量減少為零，繼續(xù)轉(zhuǎn)動至90時，磁通量從另一面穿過，變?yōu)椤柏摗敝担?=bscos 。所以，此過程中磁通量的變化量為=21=bscos bssin =