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(共46张PPT)
第十三章　电磁感应与电磁波初步
3.电磁感应现象及应用
核心素养 素养目标
物理观念 1.知道电磁感应现象在生活中的应用.
2.理解产生感应电流的条件，理解电磁感应现象.
科学探究 通过观察实验现象，分析归纳在磁场中产生感应电流的条件.
科学态度
与责任 通过探究产生电磁感应的条件，体验由实验发现规律的乐趣，养成探究物理规律的良好习惯.
一、划时代的发现
教材认知
【知识梳理】
1. 奥斯特梦圆“电生磁”
（1）电流的磁效应：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应.
（2）电流磁效应的意义：首次揭示出电现象和磁现象之间有着紧密的联系，突破了人类对电和磁认识的局限性.
法拉第　
电流　
感应电流　
电磁学　
二、实验：探究产生感应电流的条件
有　
无　
有　
无　
有　
有　
无　
磁通量发生变化　
×
×
√
典题讲练
[典例1]　（2025·陕西省延安市第一中学高二月考）在“探究法拉第电磁感应现象”实验中，某同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关组成的部分电路已连接好了，如图所示.
（1）请使用两根导线，将电路补充完整.
答案：（1）见解析图
解析：（1）将电池组、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电表与线圈B串联成另一个回路，如图所示.
A. 灵敏电流表
B. 大量程的电压表
C. 倍率适宜的电阻表
解析：（2）本实验要使用灵敏电流计来检测电路中是否有电流产生，故选A.
A　
A. 开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都不会引起电表的指针偏转
B. 线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，电表的指针均会偏转
C. 开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表的指针静止在中央零刻度
D. 开关闭合后，只要移动滑动变阻器的滑片P，电表的指针一定会偏转
解析：（3）开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，都会引起电表的指针偏转，故A错误；线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，线圈B中会产生感应电流，电表的指针均会偏转，故B正确；开关闭合后，只要滑动变阻器的滑片P移动，不论是加速还是匀速，穿过线圈B的磁通量都会变化，都会有感应电流产生，电表的指针都会偏转，故C错误，D正确.
BD　
名师点评
电磁感应现象的探索历程
　　（1）1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，证实了电和磁存在着必然的联系，拉开了研究电与磁联系的序幕.
（2）英国物理学家法拉第经过十年不懈的探索，在1831年第一次发现了“磁生电”现象，并从中领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应.
A B C D
解析：选项A是用来探究影响安培力大小的因素的实验；选项B是研究电磁感应现象的实验，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时是否会产生感应电流；选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验；选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场.
B
三、产生感应电流的条件的理解和应用
教材认知
引入　1825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个螺线管与电流计相连.为了避免强磁性磁铁影响，他把电流计放在另外一个房间，用长导线把“电流表”和螺线管连接起来.当他把磁铁投入螺线管中后，立即跑到另一个房间去观察（如图所示）.他在两个房间跑来跑去，没有观察到电流表指针摆动.电路中有没有产生感应电流呢？
提示：科拉顿把磁铁投入螺线管的瞬间，回路中产生感应电流，磁铁静止后感应电流消失，所以当他跑到另一房间时，电流计指针早已停止了摆动.故科拉顿观察不到电流计指针的偏转.
【知识梳理】
1. 感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：
（1）明确电路是否为闭合电路.
（2）判断穿过电路的磁通量是否发生变化.
2. 判断电磁感应现象是否发生的一般流程
（1）确定研究的闭合回路.
（2）弄清楚电路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.
（3）磁通量变化与感应电流的产生
C
A. 只要线圈A中电流足够强，小磁针就会发生偏转
B. 线圈A闭合开关电流稳定后，线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针偏转
C. 线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转
D. 线圈A和电池断开瞬间，小磁针不会偏转
解析：小磁针会不会偏转取决于线圈B中有没有电流，而B中有没有电流取决于线圈B中的磁通量是否发生变化，当线圈A中电流足够强，但不变化时，B中无感应电流，磁针不会发生偏转，A错误；当线圈A闭合开关电流稳定后，穿过线圈B的磁通量不发生变化，所以小磁针也不会发生偏转，故B错误；当线圈A和电池接通或断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，所以B中有感应电流，则小磁针会偏转，故C正确，D错误.
名师点评
　　（1）在闭合回路中是否产生感应电流，取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不取决于回路里是否有磁通量.
（2）磁通量发生变化，主要表现为两种形式：一种是回路的面积不变，而穿过回路的磁场变化从而引起磁通量发生变化，ΔΦ＝ΔB·S，回路中产生感应电流；另一种是磁场不变，而回路面积发生变化从而引起磁通量发生变化，即ΔΦ＝B·ΔS，回路中产生感应电流.闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流属于第二种情况.
甲 乙
丙
BD
A. 如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动
B. 如图乙所示，条形磁体插入或抽出线圈
C. 如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直闭合
D. 如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直闭合，改变滑动变阻器接入电路的阻值
解析：导体棒AB顺着磁感线运动，没有切割磁感线，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项A错误；条形磁体插入线圈时线圈中的磁通量增加，抽出线圈时线圈中的磁通量减少，都产生感应电流，故选项B正确；开关S一直闭合，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C错误；开关S一直闭合，滑动变阻器接入电路的阻值变化，回路中的电流变化，螺线管A产生的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，产生感应电流，故选项D正确.
随堂检测
A. 只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流
B. 只要闭合电路中有部分导体做切割磁感线运动，闭合电路中就一定有感应电流
C. 若闭合电路中没有导体做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流
D. 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流
解析：只要穿过闭合电路或闭合线圈的磁通量发生变化，闭合电路或闭合线圈中就一定有感应电流，A错误，D正确；闭合电路中有部分导体做切割磁感线运动，但穿过闭合电路的磁通量不一定变化，闭合电路中不一定有感应电流，B错误；如果闭合电路中没有导体做切割磁感线运动，但磁场变化，磁通量变化，也能产生感应电流，C错误.
D
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A. 使线圈在其平面内平动或转动
B. 使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动
C. 使线圈以ac为轴转动
D. 使线圈以bd为轴转动
D
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解析：线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，由ΔФ＝B·ΔS知，只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0，则磁通量一定要改变，回路中一定有感应电流产生.当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此ΔS＝0，因而无感应电流产生，A错误；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生，B错误；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流，C错误；当线圈以bd为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流，D正确.
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A. 线圈中通以恒定的电流
B. 通电过程中，使变阻器的滑片P做匀速移动
C. 通电过程中，使变阻器的滑片P做加速移动
D. 将开关突然断开的瞬间
解析：线圈中通以恒定的电流，铜环A中磁通量不变，铜环A中没有感应电流，A错误；变阻器的滑片P做匀速、加速移动时，线圈中电流变化，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，B、C正确；将开关突然断开的瞬间，线圈中电流变为零，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，D正确.
BCD
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C
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课时作业（二十八）
[基础训练]
D
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解析：根据题意可知，承载式光伏高速公路通过光伏发电，再通过路面预留的电磁线圈产生磁场，电动车上的线圈切割磁感线产生感应电流，给电动车充电，所以电动车边跑边充电的原理为电磁感应，A选项电流通过绕在铁芯上的线圈，产生磁场，原理为电流的磁效应，A错误；B选项通电导体在磁场中受力运动，原理为通电导体在磁场中受到作用力，B错误；C选项导线中有电流通过时，下方的小磁针发生转动，是因为通电导线周围产生了磁场，原理是电流的磁效应，C错误；D选项导体切割磁感线产生感应电流，原理为电磁感应，D正确.
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A. 进入匀强磁场区域的过程中，线框ABCD中有感应电流
B. 在匀强磁场中加速运动时，线框ABCD中有感应电流
C. 在匀强磁场中匀速运动时，线框ABCD中没有感应电流
D. 离开匀强磁场区域的过程中，线框ABCD中没有感应电流
解析：线框ABCD在进入和离开匀强磁场区域时，穿过线框的磁通量发生变化，线框ABCD中有感应电流，选项A正确，D错误；线框ABCD在匀强磁场中运动时，无论加速还是匀速，磁通量都没发生变化，线框ABCD中没有感应电流，选项C正确，D错误.
AC
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A. 当磁铁向纸面外平移时，线框中产生感应电流
B. 当磁铁向上平移时，线框中产生感应电流
C. 当磁铁向下平移时，线框中产生感应电流
D. 当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO'轴转动时，线框中产生感应电流
解析：A、B、C错：三种情况下，穿过线框的磁通量为零，不产生感应电流.D对：图示时刻穿过正方形线框的磁通量为零，当N极向纸外，S极向纸里绕OO'轴转动时，通过线框的磁通量变化，则线框中产生感应电流.
D
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A. a、b B. b、c
C. a、c D. a、b、c
A
解析：由安培定则可知，穿过a环的磁感线方向向右，穿过b环的磁感线方向向下，当滑动变阻器的滑片滑动时，电路中电流发生变化，从而引起闭合铁芯中的磁场变化，穿过a、b两圆环的磁通量随之变化，有感应电流产生；而c环中有两个铁芯同时穿过，穿入和穿出c环的磁通量始终相等，合磁通量为零，所以c环中不能产生感应电流，故A正确.
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甲 乙 丙 丁
A. 图甲中矩形线框向右加速运动
B. 图乙中矩形线框以OO'为轴匀速转动
C. 图丙中矩形线框以OO'为轴匀速转动
D. 图丁中矩形线框斜向上运动
B
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解析：题图甲中线框中的磁通量不发生变化，没有感应电流，选项A错误；题图乙中线框转动过程中线框中的磁通量发生变化，有感应电动势产生，同时构成闭合回路，有感应电流产生，选项B正确；题图丙中线框平面与磁感线始终平行，磁通量始终为零，没有感应电流产生，选项C错误；题图丁中线框平面与磁感线始终平行，磁通量始终为零，没有感应电流产生，选项D错误.
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6. （2025·吉林长春外国语学校高二期中）某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素.
解析：（1）当磁体向上运动时，穿过线圈的磁场竖直向下且减弱，则穿过线圈的磁通量减少.
减少　
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解析：（2）闭合开关瞬间，电路中电流增大，铁芯的磁性增强，穿过线圈的磁通量增加，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流计，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端，即最大阻值处.
解析：（3）将铁芯从线圈中快速抽出时，穿过线圈的磁通量减少，会产生感应电流，则观察到电流计指针偏转.
左　
偏转　
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[能力提升]
A. n（B2－B1）S B. n（B2＋B1）S
C. （B2－B1）S D. （B2＋B1）S
解析：设竖直向上为磁感应强度的正方向，则末状态的磁通量Φ2＝B2S，初状态的磁通量Φ1＝－B1S，因为磁感应强度方向相反，则线圈内的磁通量的变化量ΔΦ＝（B2＋B1）S，与线圈匝数无关，故D正确，A、B、C错误.
D
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A. 闭合开关后小灯泡可能发光
B. 若闭合开关后小灯泡发光，再将B线圈靠近A，则小灯泡更亮
C. 闭合开关瞬间，小灯泡才能发光
D. 若闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器滑片左移后，小灯泡可能会发光
AB
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解析：A对：因回路接入的是交流电，所以当开关闭合后，线圈A中有变化的电流，产生变化的磁场，所以通过线圈B的磁通量变化，回路中有感应电流，小灯泡可能发光.B对：若闭合开关后小灯泡发光，再将B线圈靠近A，穿过B的磁通量变化更剧烈，产生的电流更大，所以小灯泡会更亮.C错：因回路接入的是交流电，闭合开关后，线圈B中仍有感应电流.D错：若闭合开关后小灯泡不发光，说明线圈B中电流过小，当滑片向左移时，B中的感应电流变小，小灯泡不会发光.
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A. 开关S闭合或断开的瞬间
B. 开关S是闭合的，滑动触头向左滑
C. 开关S是闭合的，滑动触头向右滑
D. 开关S始终闭合，滑动触头不动
解析：开关S闭合或断开的瞬间，开关S闭合、滑动触头向左或向右滑的过程，都会使通过导线ab的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流，故选项A、B、C正确.
ABC
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10. 如图所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计G相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G中是否有示数？
（1）开关闭合瞬间；
答案：（1）有
解析：（1）开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有，故电流形成的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，故线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计G有示数.
（2）开关闭合稳定后；
答案：（2）无
解析：（2）开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流形成的磁场不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变，故线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计G无示数.
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（3）开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片；
答案：（3）有
解析：（3）开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，故线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G有示数.
（4）开关断开瞬间.
答案：（4）有
解析：（4）开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流形成的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，故线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G有示数.
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11. 如图所示，固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式.
答案：见解析
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