第四章划时代的发现学案1

1、学案1划时代的发现探究感应电流的产生条件目标定位 1.知道奥斯特发现了电流的磁效应、法拉第发现了电磁感应现象.2.知道磁通量和磁通量变化量的含义.3.知道感应电流的产生条件一、划时代的发现问题设计哲学家康德说过，各种自然现象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的你能举出一些例子吗？这对奥斯特有什么启发？答案摩擦生热表明了机械运动向热运动的转化，而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化深受其影响的奥斯特认为电与磁之间可能存在着某种联系，并最终发现了电流的磁效应要点提炼1奥斯特梦圆“电生磁”1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种效应称为电流的磁效应2法拉第心系“磁生电”18

2、31年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象产生的电流叫做感应电流他把引起电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体二、磁通量及其变化问题设计如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求：图1(1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？(2)若框架绕OO转过60°，则穿过框架平面的磁通量为多少？(3)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？(4)若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量变化量为多少？答案(1)BS(2)BS(3)BS(

3、4)2BS要点提炼1磁通量(1)定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁场的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为.在数值上等于穿过投影面的磁感线的条数(2)公式：BS.其中S为回路平面在垂直磁场方向上的投影面积，也称为有效面积所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为时，磁通量BSsin_，如图2所示图2(3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb.(4)注意：磁通量是标量，但有正、负之分一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“”磁通量与平面的匝数无关(填“有关”或“无关”)2磁通量的变化量(1)当B不变，有效面积S变化时，B·S.(2)当B

4、变化，S不变时，B·S.(3)B和S同时变化，则21，但此时B·S.特别提醒计算穿过某面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量1BS，当平面转过180°后，磁通量2BS，磁通量的变化量2BS.三、感应电流的产生条件问题设计1实验1：如图3所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生(填“有”或“无”)图32实验2：如图4所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生(填“有”或“无”)图43实验3：如图5所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，

5、当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中无电流产生(填“有”或“无”)图54上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件.实验1闭合电路中磁感应强度B不变，闭合电路的面积S变化共同原因：闭合电路中磁通量发生变化实验2闭合电路中磁感应强度B变化，闭合电路的面积S不变实验3闭合电路中磁感应强度B变化，闭合电路的面积S不变总结实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，

6、进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”要点提炼1产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化2特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割如图6所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线图6(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去延伸思考电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？答案当电路不

7、闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象一、磁通量及其变化量的理解与计算例1如图7所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是()图7A先减小后增大 B始终减小C始终增大 D先增大后减小解析线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框磁通量最大，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量最小，所以该过程中的磁通量先减小后增大，故A对答案A例2匀强磁场的磁感应强度B0.8 T，矩形线圈abcd的面积S0.5 m2，共10匝，开始时B与线圈所在平面垂直且线圈有一

8、半在磁场中，如图8所示求：图8(1)当线圈绕ab边转过60°时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量；(2)当线圈绕dc边转过60°时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量解析(1)当线圈绕ab边转过60°时，BSBScos 60°0.8×0.5× Wb0.2 Wb(此时的线圈正好全部处在磁场中)在此过程中S没变，穿过线圈的磁感线条数没变，故磁通量变化量0.(2)当线圈绕dc边转过60°时，BS，此时没有磁感线穿过线圈，所以0；在图示位置1B·0.2 Wb，转过60°时20，210.2 Wb，故磁

9、通量改变了0.2 Wb.答案(1)0.2 Wb0(2)00.2 Wb二、产生感应电流的分析判断及实验探究例3如图9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9A开关S接通的瞬间B开关S接通后，电路中电流稳定时C开关S接通后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D开关S断开的瞬间答案ACD针对训练如图10所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则()图10A断开开关S，ab中有感应电流B闭合开关S，ab中有感应电流C无论断开还是闭合开关S，ab中都有感应电流D无论断开还是闭合开关S，ab中都没有感应电流答案B解析

10、两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化，则回路中无感应电流，故选项A、C错误；若闭合开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，故选项B正确、D错误例4在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图11所示它们是电流表；直流电源；带铁芯的线圈A；线圈B；开关；滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)图11答案连接电路如图所示1(对电磁感应现象的认识)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它说明了电流周围存在磁场C它说明了闭合回路中磁

11、通量变化时会产生电流D它说明了电流在磁场中会受到安培力答案C解析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；电流周围存在磁场是电流的磁效应，故B错误；变化的磁场产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确；电磁感应现象并没有说明电流在磁场中会受到安培力的原因，故D错误2(对磁通量及其变化量的理解)如图12所示一矩形线框，从abcd位置移到abcd位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ()图12A一直增加B一直减少C先增加后减少D先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少答案D解析离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线

12、框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故A、B、C错误，D正确，故选D.3(产生感应电流的分析判断)如图13所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是()图13A将线框向左拉出磁场B以ab边为轴转动(小于90°)C以ad边为轴转动(小于60°)D以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少

13、，所以线框中将产生感应电流当线框以ab边为轴转动(小于90°)时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流如果转过的角度超过60°(60°300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)4(产生感应电流的分析判断)如图14所示，绕在铁芯上的线

14、圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()图14A线圈中通以恒定的电流B通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动C通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动D将电键突然断开的瞬间答案A解析只要通电时滑动变阻器的滑片P移动，电路中电流就会发生变化，变化的电流产生变化的磁场，铜环A中磁通量发生变化，有感应电流；同样，将电键断开瞬间，电路中电流从有到无，仍会在铜环A中产生感应电流题组一电磁感应现象的发现1奥斯特发现电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，通过对电流磁效应的逆向思维，人们提出的问题是()A电流具有热效应 B电流具

15、有磁效应C磁能生电 D磁体具有磁化效应答案C2下面属于电磁感应现象的是()A通电导体周围产生磁场B磁场对电流产生力的作用C闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象D电荷在磁场中定向移动形成电流答案C解析电流能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象，故A错误；感应电流在磁场中受到安培力作用，不是电磁感应现象，故B错误；闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确； 电荷在磁场中定向移动形成电流，不是电磁感应产生的电流，不是电磁感应现象，故D错误题组二对磁通量及其变化量的理解与计算3关于磁通量，下列叙述正确的是 ()A在匀强磁

16、场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大D同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大答案D解析磁通量等于磁感应强度与垂直磁场方向上的投影面积的乘积，A错误；线圈面积大，但投影面积不一定大，B错误；磁通量大，磁感应强度不一定大，C错误、D正确4关于磁通量的概念，以下说法中正确的是 ()A磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量越大B磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大C穿过线圈的磁通

17、量为零，但磁感应强度不一定为零D磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的答案C解析根据磁通量的定义，B·S·sin ，因此A、B选项错误；穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零；磁通量发生变化，可能是面积变化引起的，也可能是磁场变化引起的，D错5.如图1所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为 ()图1ABR2 BBr2CnBR2 DnBr2答案B解析由磁通量的定义式知BSBr2，故B正确题组三产生感应电流的分析判断6关于电磁感应现象，下列说法中正确的是()A闭合线圈放在变化

18、的磁场中，必然有感应电流产生B闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流C穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流D只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电流产生答案C解析产生感应电流的条件：(1)闭合电路；(2)磁通量发生变化，两个条件缺一不可7在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，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，然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，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两

19、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解析产生感应电流必须满足的条件：电路闭合；穿过闭合电路的磁通量要发生变化选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.8下图中能产生感应电流的是()答案B解析根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C

20、中，穿过线圈的磁感线相互抵消，恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流9.如图2所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d，若将一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知dL，则导线框从开始进入到完全离开磁场的过程中无感应电流的时间等于()图2A. B.C. D.答案C解析只有导线框完全在磁场里面运动时，导线框中才无感应电流10.如图3所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，初始位置线框与磁感线平行，则在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()图3A线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案C解析四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线框运动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流C中线框转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确11.为观察电磁感应现象，某学生将电流表、螺线管A和B、蓄电池、开关用