13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用（學(xué)生版）-高二物理講義（人教2019）

13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用【物理核心素養(yǎng)】物理觀念：培養(yǎng)學(xué)生“電生磁”“磁生電”的相互作用觀念，使電和磁建立起了相互的聯(lián)系?？茖W(xué)思維：經(jīng)歷各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)會(huì)通過現(xiàn)象，分析、歸納事物本質(zhì)特征的科學(xué)思想方法實(shí)驗(yàn)觀察能力與邏輯思維能力在科學(xué)探究過程中的重要作用。科學(xué)探究：經(jīng)歷感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的探究活動(dòng)，提高學(xué)生的分析、論證能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過“磁生電”的物理學(xué)史學(xué)習(xí)使學(xué)生感悟到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛和辯證的思維方法?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)觀察和試探探究，總結(jié)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。教學(xué)難點(diǎn)：感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的實(shí)驗(yàn)探究、理論分析，以及幾個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的邏輯關(guān)系。一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)1．“電生磁”的發(fā)現(xiàn)1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)．2．“磁生電”的發(fā)現(xiàn)1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．3．電磁感應(yīng)法拉第把他發(fā)現(xiàn)的磁生電的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流．二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1．實(shí)驗(yàn)：探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件(1)實(shí)驗(yàn)一：如圖所示，導(dǎo)體棒AB做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體棒AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中電流產(chǎn)生．(均選填“有”或“無”)(2)實(shí)驗(yàn)二：如圖所示，當(dāng)條形磁體插入或拔出線圈時(shí)，線圈中電流產(chǎn)生，但條形磁體在線圈中靜止不動(dòng)時(shí)，線圈中電流產(chǎn)生．(均選填“有”或“無”)(3)實(shí)驗(yàn)三：如圖所示，將小線圈A插入大線圈B中不動(dòng)，當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開時(shí)，電流表中電流通過；若開關(guān)S一直閉合，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，電流表中電流通過；而開關(guān)S一直閉合，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭不動(dòng)時(shí)，電流表中電流通過．(均選填“有”或“無”)(4)歸納總結(jié)：實(shí)驗(yàn)一中：導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，回路的有效面積發(fā)生變化，從而引起了磁通量的變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流．實(shí)驗(yàn)二中：磁體插入或拔出線圈時(shí)，線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變化，從而引起了磁通量的變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流．實(shí)驗(yàn)三中：開關(guān)閉合、斷開或滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移動(dòng)時(shí)，小線圈A中電流變化，從而引起穿過大線圈B的磁通量變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流．三個(gè)實(shí)驗(yàn)共同特點(diǎn)是：產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)閉合回路的磁通量都發(fā)生了變化．答案(1)有無(2)有無(3)有有無2．感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個(gè)條件，就必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；反之，只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么電路一定是閉合的，且穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化．三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用生產(chǎn)、生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等都是根據(jù)電磁感應(yīng)制造的．【經(jīng)典例題1】下列四幅圖所描述的情境，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．甲圖中，線圈與條形磁鐵中心軸線在同一平面內(nèi)且遠(yuǎn)離磁鐵B．乙圖中，線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)C．丙圖中，條形磁鐵快速穿過有缺口的線圈D．丁圖中，線圈在通電直導(dǎo)線下方以虛線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)【變式訓(xùn)練1】法拉第在研究電磁感應(yīng)時(shí)用過的線圈如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，開關(guān)S閉合瞬間（）A．線圈中磁通量減少，電流表指針偏轉(zhuǎn)B．線圈中磁通量增加，電流表指針偏轉(zhuǎn)C．線圈中磁通量增加，電流表指針不偏轉(zhuǎn)D．線圈中磁通量減少，電流表指針不偏轉(zhuǎn)【經(jīng)典例題2】下列情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．如圖（a）所示，導(dǎo)體AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)B．如圖（b）所示，條形磁鐵插入線圈中不動(dòng)時(shí)C．如圖（c）所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，開關(guān)S一直接通時(shí)D．如圖（c）所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，開關(guān)S一直接通，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)【變式訓(xùn)練2】如圖甲所示，有一節(jié)能電梯中加裝了“鑰匙扣”接觸區(qū)裝置，人進(jìn)入電梯以后必須要用圖乙所示的帶絕緣外殼“鑰匙扣”接觸“鑰匙扣”接觸區(qū)，就會(huì)聽到“嘟”的一聲解鎖成功，然后再按樓層的數(shù)字鍵才會(huì)響應(yīng)。圖丙是“鑰匙扣”接觸區(qū)裝置拆開后露出的一個(gè)由漆包線繞成的一個(gè)多匝矩形線圈，根據(jù)以上情景，你認(rèn)為利用“鑰匙扣”接觸區(qū)裝置解鎖主要應(yīng)用了什么物理原理（）A．電流的磁效應(yīng) B．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力作用C．電磁感應(yīng) D．電流的熱效應(yīng)題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．如圖所示，下列矩形線框在無限大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A． B．C． D．2．線圈在長(zhǎng)直導(dǎo)線電流的磁場(chǎng)中做如圖所示的運(yùn)動(dòng)：①向下平動(dòng)；②繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；③垂直于紙面向紙外平動(dòng)；④向上平動(dòng)（線圈有個(gè)缺口）。則線圈中沒有感應(yīng)電流的是（）A．① B．② C．③ D．④3．如圖所示，通以電流的直導(dǎo)線固定在豎直位置上，且與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)，則下列情況下導(dǎo)線框中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（

）A．平移到位置Ⅱ B．以為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到位置ⅢC．以為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到位置Ⅱ D．平移到以為對(duì)稱軸的位置Ⅲ4．下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是（）A．通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng) B．閉合線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流C．磁鐵吸引小磁針 D．小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)5．為了演示“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”的現(xiàn)象，老師做了這樣的演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，鋁制水平橫梁兩端各固定一個(gè)鋁環(huán)，其中A環(huán)是閉合的，B環(huán)是斷開的，橫梁可以繞中間的支點(diǎn)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)裝置靜止不動(dòng)時(shí)，用一磁鐵的N極去接近A環(huán)，發(fā)現(xiàn)橫梁繞支點(diǎn)沿順時(shí)針（俯視）方向轉(zhuǎn)動(dòng)。若不考慮空氣流動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）A．若其他條件相同，磁鐵接近A環(huán)越快，A環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大B．若其他條件相同，而將磁鐵的N極接近B環(huán)，則橫梁將繞支點(diǎn)沿逆時(shí)針（俯視）方向轉(zhuǎn)動(dòng)C．無論磁鐵靠近A環(huán)或B環(huán)，相應(yīng)環(huán)中都有焦耳熱產(chǎn)生D．若磁鐵N極靠近A環(huán)，沿磁鐵運(yùn)動(dòng)方向觀察，A環(huán)會(huì)有沿環(huán)順時(shí)針方向的感應(yīng)電流6．如圖所示為一水平放置的條形磁鐵，一閉合線框abcd位于磁鐵的左端，線框平面始終與磁鐵的上表面垂直，并與磁鐵的端面平齊。當(dāng)線框由圖中位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到達(dá)位置Ⅲ時(shí)，穿過線框的磁通量變化情況為（）A．不發(fā)生變化 B．先減少后增加C．先增加后減少 D．不能確定題組B能力提升練7．如圖所示，是矩形導(dǎo)線框abcd的對(duì)稱軸，其左方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。以下情況中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是（）A．將abcd向紙外平移 B．將abcd向上平移C．將abcd以cd為軸轉(zhuǎn)動(dòng)60° D．將abcd以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)60°8．如圖所示，在紙面內(nèi)放有一磁鐵和一圓形導(dǎo)線圈，下列情況線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．將磁鐵在紙面內(nèi)向上平移B．將磁鐵在紙面內(nèi)向右平移C．將磁鐵繞垂直于紙面且過線圈圓心的軸轉(zhuǎn)動(dòng)D．將磁鐵的N極轉(zhuǎn)向紙外，S極轉(zhuǎn)向紙內(nèi)9．如圖所示，開始時(shí)矩形線框與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，且一半在磁場(chǎng)內(nèi)，一半在磁場(chǎng)外。若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中不可行的是（）A．將線框向左拉出磁場(chǎng)B．以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)（小于90°）C．以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)（小于60°）D．以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)（小于60°）10．現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及電鍵如圖連接。下列說法正確的是（）A．線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間電流計(jì)指針均不會(huì)偏轉(zhuǎn)B．電鍵閉合后，滑動(dòng)變阻器的滑片P勻速滑動(dòng)，會(huì)使電流計(jì)指針靜止在中央零刻度C．電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會(huì)引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)D．電鍵閉合后，只有滑動(dòng)變阻器的滑片P加速滑動(dòng)，電流計(jì)指針才能偏轉(zhuǎn)11．下列現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是（）A．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用，作用力方向由左手定則判定B．閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流C．一些物體在磁體或電流的作用下會(huì)顯現(xiàn)磁性，如插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化D．通電導(dǎo)線周圍和永磁體周圍一樣都存在磁場(chǎng)12．下列各場(chǎng)景中閉合線圈里一定產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．彼此絕緣、相互垂直的兩根通電直導(dǎo)線與閉合線圈共面，兩導(dǎo)線中的電流均增大B．線圈繞平行于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)C．線圈平面保持與磁感線垂直，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右勻速移動(dòng)D．圓形線圈水平放置在通電直導(dǎo)線的正下方，增大導(dǎo)線中的電流13．如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為。在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使減小B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，角同時(shí)也減小C．a(chǎn)b向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BD．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角（）14．如圖所示，面積為S的矩形線框處在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B?，F(xiàn)使線框以邊為軸，從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．轉(zhuǎn)動(dòng)過程線框中一直沒有感應(yīng)電流B．轉(zhuǎn)過角時(shí)，穿過線框的磁通量為C．轉(zhuǎn)過角時(shí)，穿過線框的磁通量為0D．轉(zhuǎn)過角過程中，穿過線框的磁通量變化量為題組C培優(yōu)拔尖練15．穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)就能產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖所示，豎直平面內(nèi)一矩形導(dǎo)線框向下運(yùn)動(dòng)，穿過有上下邊界且方向水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)過P、M、N三個(gè)位置時(shí)沒有感應(yīng)電流的是（）A．M位置 B．P位置 C．N位置 D．都沒有16．如圖所示，矩形線圈abcd位于通電直導(dǎo)線附近，且開始時(shí)與導(dǎo)線在同一平面，線圈的兩條邊與導(dǎo)線平行，下列不能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的操作是（）A．線圈向右平動(dòng)B．線圈向上平動(dòng)C．以bc邊為軸轉(zhuǎn)過一個(gè)角度D．線圈不動(dòng)，增大直導(dǎo)線中的電流17．在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實(shí)驗(yàn)中，用靈敏電流計(jì)和線圈組成閉合回路，通過“插入”和“拔出”磁鐵，使線圖中產(chǎn)生感應(yīng)電流，記錄實(shí)驗(yàn)過程中的相關(guān)信息，就可以分析得出感應(yīng)電流方向遵循的規(guī)律。下圖為某同學(xué)的部分實(shí)驗(yàn)記錄，分別標(biāo)出不同情況下磁鐵的N極，S極的運(yùn)動(dòng)方向以及感應(yīng)電流的方向。下列判斷正確的是（）A．在圖甲所示的實(shí)驗(yàn)過程中，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與磁鐵的磁場(chǎng)方向相同B．在圖乙所示的實(shí)驗(yàn)過程中，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁鐵磁場(chǎng)的磁通量增大C．這組實(shí)驗(yàn)可以說明，感應(yīng)電流的方向由磁鐵的磁場(chǎng)方向決定D．這組實(shí)驗(yàn)可以說明，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向由磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向決定18．在矩形空間abcd內(nèi)有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，矩形的ab邊和cd邊水平，兩邊相距為l，高為h（h<l）的正三角形閉合金屬框ABC從一定高度開始下落穿過磁場(chǎng)區(qū)，下落時(shí)ABC平面保持豎直且AB邊始終水平，如圖所示。則下列過程中金屬框中始終有感應(yīng)電流的是（）A．金屬框下落過程中B．金屬框的AB邊在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過程中C．從金屬框AB邊出磁場(chǎng)到金屬框完全離開磁場(chǎng)的過程中D．在金屬框穿過磁場(chǎng)過程中19．下列操作中能使如圖所示的三種裝置產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．在如圖甲所示的裝置中，使導(dǎo)體棒AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)B．在如圖乙所示的裝置中，使條形磁鐵插