2024-2025学年新教材高中物理第13章电磁感应与电磁波初步3电磁感应现象及应用学案新人教版必修第三册

PAGE8-3.电磁感应现象及应用学习目标：1.[物理观念]理解产生感应电流的条件；理解电磁感应现象。2.[科学思维]会依据产生感应电流的条件推断感应电流的有无。3.[科学探究]通过视察试验现象，分析归纳在磁场中产生感应电流的条件。4.[科学看法与责任]通过探究产生电磁感应的条件，体验由试验发觉规律的乐趣，养成探究物理规律的良好习惯。阅读本节教材，回答第114页“问题”并梳理必要学问点。教材P114问题提示：不是唯一方法，这些方法的实质是磁通量的变更。一、划时代的发觉1．电流的磁效应引起的思索：既然电流能够产生磁场，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？2．法拉第的探究：经验了长达10年的探究，经验了一次次失败，最终领悟到，“磁生电”是一种在变更、运动的过程中才能出现的效应。3．电磁感应：由磁产生电的现象。4．感应电流：由电磁感应产生的电流。二、产生感应电流的条件1．探究感应电流产生的条件(1)试验装置(2)试验过程开关和变阻器的状态线圈B中是否有电流开关闭合瞬间有开关断开瞬间有开关闭合时，滑动变阻器不动无开关闭合时，快速移动滑动变阻器的滑片有2.产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变更时，闭合导体回路中就产生感应电流。三、电磁感应现象的应用1．最早的发电机：法拉第的圆盘发电机。2．电厂里的发电机、生产和生活中广泛运用的变压器、电磁炉等都是依据电磁感应制造的。1．思索推断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)法拉第发觉了电磁感应现象。 (√)(2)法拉第完成了“由磁产生电”的设想。 (√)(3)闭合电路中的磁通量发生变更就会产生感应电流。 (√)(4)只要电路中磁通量发生变更，就有感应电流产生。 (×)2．下列现象中属于电磁感应现象的是()A．磁场对电流产生力的作用B．变更的磁场使闭合电路中产生电流C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D．电流四周产生磁场B[电磁感应现象指的是处在变更的磁场中的闭合回路中产生电流的现象，选项B正确。]3．(多选)如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是()A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流AC[从磁通量有无“变更”来推断产生感应电流与否，能抓住要点得出正确结论。若从切割磁感线的角度考虑问题，需留意全面比较闭合电路各部分切割的状况。在有界的匀强磁场中，经常须要考虑闭合回路进磁场、出磁场和在磁场中运动的状况，线框ABCD在匀强磁场中无论匀速，还是加速运动，穿过线框ABCD的磁通量都没有发生变更。故A、C正确。]磁通量的变更1.闭合回路面积S的变更引起磁通量的变更。如图所示是导体做切割磁感线运动使面积发生变更而变更了穿过回路的磁通量。2．磁感应强度的变更引起磁通量的变更。如图甲是通过磁极的运动变更穿过回路的磁通量；图乙通过变更原线圈中的电流从而变更磁场的强弱，进而变更穿过回路的磁通量。甲乙3．磁场和闭合电路的面积都不发生变更，二者的夹角发生变更，从而引起穿过线圈的磁通量发生变更。如图所示，闭合线圈在匀强磁场中绕轴OO′转动的过程。【例1】如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在瘦长磁铁N极旁边下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量()A．是增加的 B．是削减的C．先增加．后削减 D．先削减，后增加D[要知道线圈在下落过程中磁通量的变更状况，就必需知道条形磁铁在磁极旁边磁感线的分布状况，条形磁铁在N极旁边磁感线的分布状况如图所示，由图可知线圈中磁通量是先削减，后增加，选项D正确。]由公式Φ＝BScosθθ为线圈与磁感线的夹角，可以看出Φ的变更是由B、S或θ的变更引起的，因此在求磁通量的变更时要先弄清Φ的变更是由哪一个量的变更引起的，然后依据此量的变更状况分析磁通量的变更状况。eq\o([跟进训练])1．如图所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴。则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列推断正确的是()A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝ΦcB．Ba＞Bb＞Bc，Φa＜Φb＜ΦcC．Ba＞Bb＞Bc，Φa＞Φb＞ΦcD．Ba＞Bb＞Bc，Φa＝Φb＝ΦcC[由通电螺线管的磁场分布特点可知，a、b、c三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系为Ba＞Bb＞Bc；三个小圆环的面积相同，依据磁通量的定义Φ＝BS可知，Φa＞Φb＞Φc，所以A、B、D错误，C正确。]感应电流的有无推断(老师用书独具)教P115“思索与探讨”答案提示：磁通量。甲乙丙保持线框平面始终与磁感线垂直，图甲中线框在磁场中上下运动；图乙中线框在磁场中左右运动；如图丙所示，有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路，将一条形磁铁的一部分插入线圈中。(科学探究)(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动(图甲)。线框中是否产生感应电流？(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动(图乙)，线框中是否产生感应电流？(3)条形磁铁向左右运动时(丙图)，电流计的指针是否发生偏转？为什么？提示：(1)图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，导体没有切割磁感线，穿过线框的磁通量没有发生变更，所以无感应电流产生。(2)图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管导体切割磁感线，但是整个线框都处在磁场中，穿过线框的磁通量没发生变更，所以无感应电流产生。(3)发生偏转。闭合螺线管线圈中磁通量发生变更。1．感应电流的产生条件(1)闭合电路。(2)磁通量发生变更。2.产生感应电流的常见类型(1)导线ab切割磁感线时，闭合回路产生的电流(如图甲所示)。(2)磁铁插入和拉出线圈时，回路中产生的电流(如图乙所示)。(3)如图丙所示，当开关S闭合或断开时，回路B中产生电流。当开关闭合，滑动变阻器滑片向上或向下滑时，回路B中产生电流。【例2】线圈在长直导线电流的磁场中做如图所示的运动：A．向右平动，B．向下平动，C．绕轴转动(ad边向里)，D．从纸面对纸外做平动，E.向上平动(线圈有个缺口)，推断线圈中有没有感应电流？ABCDE思路点拨：依据导线四周的磁感线分布以及产生感应电流的条件即可推断各图中感应电流的有无。[解析]在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通量都是垂直纸面对里的，对直线电流来说，离电流越远，磁场就越弱。A．向右平动，穿过线圈的磁通量没有变更，故线圈中没有感应电流。B．向下平动，穿过线圈的磁通量削减，必产生感应电流。C．绕轴转动，穿过线圈的磁通量变更(起先时削减)，必产生感应电流。D．离纸面越远，线圈中磁通量越少，线圈中有感应电流。E．向上平动，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈没有闭合，因此无感应电流。[答案]A、E中无感应电流，B、C、D中有感应电流。推断是否产生感应电流的关键是明确电路是否闭合，分清磁感线的疏密分布，从而推断磁通量是否变更，而不是看磁通量的有无。eq\o([跟进训练])2．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种状况中铜环A中没有感应电流的是()A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P做加速移动D．将开关突然断开的瞬间A[线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环Z的磁通量不变，没有感应电流产生；通电时，使变阻器的滑片P滑动时，无论是匀速还是加速移动，变阻器接入电路的电阻变更，回路中电流变更，线圈产生的磁场变更，穿过铜环A磁通量变更，产生感应电流；将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流。故A正确。]1．(多选)下列说法正确的是()A．发觉电磁感应现象的科学家是奥斯特，发觉电流磁效应的科学家是法拉第B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁相识的局限性C．产生感应电流的缘由都与变更或运动有关D．电磁感应现象的发觉使人们找到了“磁生电”的方法，开拓了人类的电气化时代CD[奥斯特发觉了电流的磁效应，他的思维和实践突破了人类对电与磁相识的局限性，B错误；发觉电磁感应现象的科学家是法拉第，A错误；产生感应电流的缘由都与变更或运动有关，C正确；电磁感应现象的发觉，宣告了电磁学的诞生，开拓了人类的电气化时代，D正确。]2．一个匝数为n、面积为S的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感应强度在时间t内由竖直向下从B1削减到零，再反向增加到B2，则线圈内的磁通量的变更量ΔΦ为()A．n(B2－B1)S B．n(B2＋B1)SC．(B2－B1)S D．(B2＋B1)SD[末状态的磁通量Φ2＝B2S，初状态的磁通量Φ1＝－B1S，因为磁感应方向相反，则线圈内的磁通量的变更量ΔΦ＝(B2＋B1)S，与线圈匝数无关，故D正确，A、B、C错误。]3．在如图所示的试验中，能在线圈中产生感应电流的状况是()A．磁铁静止在线圈上方B．磁铁静止在线圈右侧C．磁铁静止在线圈里面D．磁铁插入或抽出线圈的过程D[磁铁静止在线圈上方、右侧和里面，穿过闭合电路的磁通量均不发生变更，但磁铁插入或抽出时，磁通量变更，故选项D正确。]4．如图所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种状况下线圈中能产生感应电流()A．线圈向左平移 B．线圈向上平移C．线圈以ab为轴旋转 D．线圈不动C[A、B、D三种状况穿过线圈的磁通量都不变，线圈中不会产生感应电流，只有C所述线圈以ab为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生变更，线圈中会产生感应电流，选项C正确。]5．情境：如图所