13-3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用（原卷版）-2022-2023學(xué)年高二物理備課必備講義（人教2019必修第三冊）

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的過程，體會(huì)人類探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。2．通過實(shí)驗(yàn)，探究和理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。3．能夠運(yùn)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷能否產(chǎn)生感應(yīng)電流。1．了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象曲折的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)習(xí)法拉第堅(jiān)持理想信念、不畏艱辛、勇于探索的科學(xué)精神。2．經(jīng)歷感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的探究活動(dòng)，提高分析論證能力。3．通過模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)，歸納得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。學(xué)會(huì)通過現(xiàn)象分析歸納事物本質(zhì)特征的科學(xué)思維方法，認(rèn)識(shí)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。4．了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的重大歷史意義和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的廣泛應(yīng)用，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)對(duì)人類文明的推動(dòng)作用。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01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，英國物理學(xué)家發(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．【即學(xué)即練1】首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物理學(xué)家分別是()A．安培和法拉第 B．法拉第和楞次C．奧斯特和安培 D．奧斯特和法拉第知識(shí)點(diǎn)02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1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”)圖1(2)實(shí)驗(yàn)二：如圖2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”)圖2(3)實(shí)驗(yàn)三：如圖3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”)圖3(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．【即學(xué)即練2】某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，將電流計(jì)、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．當(dāng)他接通、斷開開關(guān)時(shí)，電流計(jì)的指針都沒有偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．開關(guān)位置接錯(cuò)B．電流計(jì)的正、負(fù)接線柱接反C．線圈B的接頭3、4接反D．蓄電池的正、負(fù)極接反知識(shí)點(diǎn)03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、等都是根據(jù)電磁感應(yīng)制造的．【即學(xué)即練3】(多選)我國已經(jīng)制定了“嫦娥”登月計(jì)劃。假如宇航員登月后想探測一下月球表面是否有磁場，他手邊有一只靈敏電流表和一個(gè)小線圈，則下列推斷不正確的是()A．直接將電流表放于月球表面，看是否有示數(shù)來判斷磁場的有無B．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng)，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場C．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng)，如電流表有示數(shù)，則可判斷月球表面有磁場D．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某一平面內(nèi)沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場能力拓展能力拓展考法01磁通量的變化1．磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S發(fā)生變化。如圖(a)所示。2．有效面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化。如圖(b)所示。3．磁感應(yīng)強(qiáng)度B和有效面積S都不變，它們之間的夾角發(fā)生變化。如圖(c)所示?！镜淅?】如圖所示，通電直導(dǎo)線右邊有一個(gè)矩形線框，線框平面與直導(dǎo)線共面，若使線框逐漸遠(yuǎn)離(平動(dòng))通電導(dǎo)線，則穿過線框的磁通量將()A．逐漸增大 B．逐漸減小C．保持不變 D．不能確定考法02實(shí)驗(yàn)：探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件【典例2】如圖為研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置．下列哪種情況下電流表指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)()A．閉合開關(guān)的瞬間B．閉合開關(guān)后，電路中電流穩(wěn)定時(shí)C．閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)D．閉合開關(guān)后，把線圈A從線圈B中拉出時(shí)考法03產(chǎn)生感應(yīng)電流的判定判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的技巧1．電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件，二者缺一不可．2．磁通量發(fā)生變化，其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”上，磁通量很大，若沒有變化，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．若開始時(shí)磁通量雖然是零，但是磁通量是變化的，仍然可以產(chǎn)生感應(yīng)電流．【典例3】(多選)如圖所示，正方形線圈處在電流恒定的長直導(dǎo)線形成的磁場中：甲向右平動(dòng)，乙向下平動(dòng)，丙繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(ad邊向外)，丁向上平動(dòng)(丁線圈有個(gè)缺口)。則線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．甲線圈 B．乙線圈C．丙線圈 D．丁線圈分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1.在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是()A．將繞在條形磁體上的線圈與電流表組成閉合回路，然后觀察電流表示數(shù)的變化B．在通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，一段時(shí)間后觀察電流表示數(shù)的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁體后，再到相鄰房間去觀察電流表示數(shù)的變化D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表示數(shù)的變化2.(多選)下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()3.如圖所示，線圈平面與條形磁鐵的軸線垂直，現(xiàn)將線圈沿軸線由A點(diǎn)平移到B點(diǎn)，穿過線圈磁通量的變化情況是()A．變大 B．先變大，后變小C．不變 D．變小4.(多選)閉合線圈按如圖所示的方式在磁場中運(yùn)動(dòng)，則穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化的是()5.如圖所示，在同一平面內(nèi)有四根彼此絕緣的直導(dǎo)線，分別通有大小相同、方向如圖所示的電流，要使由四根直導(dǎo)線所圍成的面積內(nèi)的磁通量增加，則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線中的電流()A．切斷i1 B．切斷i2C．切斷i3 D．切斷i46.如圖甲所示為法拉第在研究電磁感應(yīng)時(shí)用過的線圈，其工作原理如圖乙所示，則實(shí)驗(yàn)中不會(huì)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(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片7.(多選)如圖所示，電流表與螺線管組成閉合電路，以下能使電流表指針偏轉(zhuǎn)的是()A．將磁鐵插入螺線管的過程中B．磁鐵放在螺線管中不動(dòng)時(shí)C．將磁鐵從螺線管中向上抽出的過程中D．磁鐵靜止而將螺線管向上移動(dòng)8.在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中所用的器材如圖所示。它們是：①電流計(jì)、②直流電源、③帶鐵芯(圖中未畫出)的線圈A、④線圈B、⑤開關(guān)、⑥滑動(dòng)變阻器(1)試按實(shí)驗(yàn)的要求在實(shí)物圖上連線(圖中已連好一根導(dǎo)線)。(2)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)穿過閉合回路的________發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就會(huì)有電流產(chǎn)生。(3)怎樣才能使線圈B中有感應(yīng)電流產(chǎn)生？試列舉出兩種方法：①_____________________________________________________；②______________________________________________________。題組B能力提升練9.某實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在鐵芯P上繞有兩個(gè)線圈A和B，如果線圈A中電流i與時(shí)間t的關(guān)系有甲、乙、丙、丁四種情況，如圖所示，則在t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁10.如圖所示，固定的長直導(dǎo)線中通有恒定電流，一矩形線框從abcd位置向右平移到a′b′c′d′位置的過程中，關(guān)于穿過線框的磁通量變化情況，下列敘述正確的是(線框平行于紙面且與導(dǎo)線相互絕緣)()A．一直增加B．一直減少C．先增加后減少D．先增加，再減少到零，然后再增加，最后再減少11.如圖所示，一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內(nèi)，螺線管的中心線恰好和線圈的一條直徑MN重合．要使線圈a中產(chǎn)生感應(yīng)電流，可采用的方法有()A．使螺線管在線圈a所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)B．使螺線管中的電流發(fā)生變化C．使線圈a以MN為軸轉(zhuǎn)動(dòng)D．使線圈a以與MN垂直的直徑為軸轉(zhuǎn)動(dòng)12.(多選)如圖所示，在“口”字形閉合鐵芯上繞有一組線圈，線圈與滑動(dòng)變阻器、電池、開關(guān)構(gòu)成閉合電路，a、b、c、d四個(gè)閉合金屬圓環(huán)套在鐵芯上．假定線圈產(chǎn)生的磁感線全部集中在鐵芯內(nèi)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左右滑動(dòng)時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的圓環(huán)是()A．a(chǎn)環(huán) B．b環(huán)C．c環(huán) D．d環(huán)13.如圖所示，這是三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)，回答下列問題。(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是______________________________。(2)第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)(如圖a)中，將條形磁鐵從同一高度插入到線圈中同一位置，快速插入和緩慢插入有什么量是相同的？______________，什么量是不同的？______________。(3)從三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)可歸納出的結(jié)論是：___________________________________________________________________________________。題組C培優(yōu)拔尖練14.如圖所示，一有界勻強(qiáng)磁場，寬度為d，使一邊長為l的正方形導(dǎo)線框以速度v向右勻速通過磁場區(qū)域，若d＞l，則導(dǎo)線框通過磁場過程中，導(dǎo)