资源简介

第十三章 电磁感应与电磁波初步
课时13.3 电磁感应现象及应用
1.了解电磁感应的发现过程。
2.通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。
3.知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
一、划时代的发现
1．电流的磁效应引起的思考：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．法拉第的探索：经历了长达10年的探索，经历了一次次失败，最终领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
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．探索感应电流产生的条件
(1)实验装置
(2)实验过程
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，迅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化时，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、生产和生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。
基础过关练
题组一　磁通量的变化
1.如图所示，矩形线框ABCD平面与匀强磁场方向平行，若线框从图示位置绕AB边转过90°，则穿过线框的磁通量 (　　)　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.变大 B.变小
C.不变 D.不能确定
2.正方形导线框abcd，匝数为20，边长为10 cm，在磁感应强度大小为0.5 T的匀强磁场中围绕与磁场方向垂直的转轴匀速转动，当线框从平行于磁场位置开始转过180°时，线框中磁通量的变化量为 (　　)
A.0 B.0.005 Wb
C.0.01 Wb D.0.2 Wb
3.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量。如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则 (　　)
A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.无法确定
题组二　感应电流产生的条件
4.关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是 (　　)
A.导体在磁场中运动，导体中就一定有感应电流
B.导体做切割磁感线运动，导体中就一定有感应电流
C.穿过闭合导体回路的磁通量不为零，闭合导体回路中就一定产生感应电流
D.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就一定产生感应电流
5.如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是 (　　)
A.开关S闭合或断开的瞬间
B.开关S是闭合的，滑动变阻器的触头向左滑
C.开关S是闭合的，滑动变阻器的触头向右滑
D.开关S始终闭合，滑动变阻器的触头不动
6.法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用长直导线连通，在长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针。下列有关实验现象的说法中正确的是 (　　)
A.只要A线圈中电流足够大，小磁针就会发生偏转
B.A线圈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
7.(多选)下列情况能产生感应电流的是 (　　)
A.如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动
B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时
C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时
D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时
能力提升练
题组一　磁通量的变化
1.()如图所示，矩形线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则下列有关穿过线圈的磁通量的说法中不正确的是 (　　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.线圈处于如图所示位置时磁通量大小等于BS
B.若使线圈绕OO'转过60°角，磁通量大小为BS
C.若线圈从初始位置绕OO'转过90°角，磁通量大小为BS
D.若线圈从初始位置绕OO'转过180°角，磁通量变化量的大小为2BS
2.()如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与匀强磁场B夹角为θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则线圈磁通量的改变量的大小为 (　　)
A.0 B.BS
C.nBS D.无法计算
题组二　感应电流产生的条件
3.()如图所示，圆形线圈在匀强磁场中所做的各种运动中，能够产生感应电流的是 (　　)
4.()如图所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，下列情况中不产生感应电流的是 (　　)
A.将线圈向左平移一小段距离
B.线圈以ab为轴转动(小于90°)
C.线圈以ac为轴转动(小于60°)
D.线圈以bd为轴转动(小于60°)
5.()如图所示，导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd，若PQ足够长，下列说法中不正确的是 (　　)
A.当滑动变阻器滑片向下滑动一小段距离时，abcd中有感应电流
B.当滑动变阻器滑片向上滑动一小段距离时，abcd中有感应电流
C.电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内竖直向上移动一小段距离，其中有感应电流
D.电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，其中有感应电流
6.()如图所示，固定于水平面上的金属架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。
答案全解全析
3　电磁感应现象及应用
基础过关练
1.A　开始时线框平面与磁场方向平行，穿过线框的磁通量为0，线框绕AB边转过90°后，线框平面与磁场方向垂直，穿过线框的磁通量最大，故选A。
2.A　线框从平行于磁场位置开始转过180°，磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=0-0=0，故选项A正确。
3.C　第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入，ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差。第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的另一侧穿入，ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和，故ΔΦ1 <ΔΦ2，选项C正确。
4.D　感应电流产生的条件有两个：一是回路要闭合；二是穿过回路的磁通量发生变化。选项D正确。
5.D　产生感应电流的条件是：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，在A、B、C选项中，导线ab中电流发生变化，穿过cd所在回路的磁通量发生变化，产生感应电流；选项D中，导线ab中电流不变化，穿过cd所在回路的磁通量不变化，不产生感应电流。故选D。
6.C　小磁针会不会偏转取决于B线圈中有没有电流，而B中有没有电流取决于B线圈中的磁通量是否发生变化，当A线圈中电流足够大，但不变化时，B中无感应电流，磁针不会发生偏转，A错；当A线圈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；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对D错。
7.BD　题图甲中导体AB顺着磁感线运动，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；题图乙中条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出线圈时，线圈中的磁通量减少，都有感应电流产生，故选项B正确；题图丙中开关S一直接通时，回路中有恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，不产生感应电流，故选项C错误；题图丙中开关S接通时，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A产生的磁场变化，螺线管B中的磁通量变化，线圈中产生感应电流，故选项D正确。
能力提升练
1.C　线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积，故线圈处于图示位置时磁通量大小为Φ=BS，故A正确；使线圈绕OO'转过60°角，则线圈在垂直磁场方向的投影面积为S，则磁通量大小为BS，故B正确；线圈从初始位置绕OO'转过90°角后，磁通量为0，故C错误；线圈从初始位置绕OO'转过180°角，磁通量变化量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-BS-BS|=2BS，故D正确。
2.B　设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时Φ1=BS sin θ=BS，末位置时Φ2=-BS cos θ=-BS，则线圈磁通量的改变量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BS，故选项B正确。
3.B　产生感应电流的条件是：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，A、C、D选项中，穿过线圈的磁通量均不变化，无感应电流产生，B选项中，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流。故B选项正确。
4.D　将线圈向左平移一小段距离，则磁通量减小，产生感应电流，选项A不符合题意；线圈以ab为轴转动(小于90°)，磁通量减小，有感应电流产生，故B不符合题意；线圈以ac为轴转动(小于60°)，磁通量减小，故有感应电流产生，故C不符合题意；线圈以bd为轴转动(小于60°)，磁通量不变，则不产生感应电流，故选项D符合题意。故选D。
5.C　当滑动变阻器滑片向下滑动一小段距离时，电阻变大，导线框MNQP中电流减小，产生的磁场减弱，穿过abcd的磁通量减小，则abcd中有感应电流，故A正确；同理，当滑动变阻器滑片向上滑动一小段距离时，电阻变小，导线框MNQP中电流增大，产生的磁场增强，穿过abcd的磁通量增加，则abcd中有感应电流，故B正确；电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内竖直向上移动一小段距离，穿过abcd的磁通量不变，其中没有感应电流，故C错误；电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，穿过abcd的磁通量增加，其中有感应电流，故D正确。本题选择错误的，故选C。
6.答案　B=
解析　要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过闭合回路的磁通量不发生变化。
在t=0时刻，穿过闭合回路的磁通量
Φ1=B0S=B0l2
设t时刻的磁感应强度为B，此时穿过闭合回路的磁通量为
Φ2=Bl(l+vt)
由Φ1=Φ2得B=

展开更多......

收起↑