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第5章　第2节　电磁感应现象及其应用
选择题1～10题，每小题7分，共70分。
基础对点练
题组一　磁通量的理解和计算
1.(2024·陕西西安高二统考期末)将面积为0.5 m2的单线圈放在磁感应强度为2.0×10－2T的匀强磁场中，线圈平面垂直于磁场方向，如图所示。穿过这个线圈的磁通量为(　　)
1.0×10－2Wb 1.0 Wb
5×10－3Wb 5×10－2Wb
2.利用智能手机中的传感器和相关软件可测量磁感应强度。如图所示，在水平放置的手机上建立三维坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面，竖直向上为z轴正方向，测得Bx＝0、By＝28 μT、Bz＝－21 μT，手机显示屏的面积约为0.01 m2，根据测量数据可知(　　)
测量地点位于赤道位置
通过手机显示屏的磁通量约为2.8×10－7Wb
通过手机显示屏的磁通量为3.5×10－7Wb
通过手机显示屏的磁通量为2.1×10－7Wb
3.如图所示，线圈a中通有逆时针方向的恒定电流，线圈b、c面积相等且与a共面，规定垂直纸面向里的磁通量为正，则(　　)
Φb＝Φc
通过线圈c的磁通量为负
Φb<Φc
通过线圈b的磁通量为负
4.(2023·陕西西安长安一中高二期末)如图所示，匝数为N、面积为S的闭合线圈abcd水平放置，与磁感应强度为B的匀强磁场夹角为45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则该过程中线圈的磁通量变化量的大小为(　　)
NBS BS
NBS BS
题组二　电磁感应现象
5.将电池组、滑动变阻器、线圈A、线圈B、电流表及开关按图示连接。线圈A放在线圈B中，开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电流表指针向左偏转。下列操作中也能使电流表指针向左偏转的是(　　)
向A中插入铁芯
将A向上拔出
A、B保持相对静止一起移动
断开开关瞬间
6.(2024·浙江嘉兴高二统考期末)空间某区域磁场的磁感线分布如图所示，金属线圈由位置Ⅰ水平向右移动到位置Ⅱ的过程中(　　)
空间的磁感应强度不变
穿过线圈的磁通量不变
线圈中有感应电流产生
若匀速移动，线圈中没有感应电流产生
7.如图所示，直导线MN竖直放置并通以向上的电流I，矩形金属线框abcd与MN处在同一平面，边ab与MN平行，则(　　)
线框向左平移时，线框中有感应电流
线框竖直向上平移时，线框中有感应电流
线框以MN为轴转动时，线框中有感应电流
MN中电流突然变小时，线框中没有感应电流
8.如图所示，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，下述过程中使线圈产生感应电流的是(　　)
以bc为轴转动45° 以ad为轴转动45°
线圈向下平移 线圈向上平移
9.下列四幅图所描述的情境，能够产生感应电流的是(　　)
A B
C D
综合提升练
10.某同学在探究感应电流产生的条件时，制作了如图所示的四种装置。图甲中矩形金属线圈abcd与匀强磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外；图乙中矩形金属线圈efgh处于竖直面内，直导线MN与fg边平行且与线圈平面共面，并通以向下的电流I；图丙中螺线管通以大小为I的电流，其内部有一金属圆环，圆环平面与螺线管轴线垂直；图丁为一根长导线对折后绕成的螺线管，并通以大小为I的电流，其内部有一金属圆环，圆环平面与螺线管轴线垂直。下列描述中，在线圈中能产生感应电流的是(　　)
图甲中金属线圈以bc为轴转动60°
图乙中金属线圈以直导线MN为轴转动
图丙中电流I增大
图丁中电流I增大
11.(6分)某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。
(1)在图中用实线代替导线完成实验电路连接。(1分)
(2)连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向左偏了一下，保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，灵敏电流计指针将向________(1分)(填“左”或“右”)偏；然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，灵敏电流计指针将向________(2分)(填“左”或“右”)偏；将电源正负极调换，闭合开关瞬间，灵敏电流计指针将向________(2分)(填“左”或“右”)偏。
12.(12分)(2024·北京市怀柔区教科研中心高二期末)在图中，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上。请回答以下问题：
(1)(4分)当合上开关的一瞬间，线圈N里有没有感应电流？说明理由；
(2)(4分)当线圈M里有恒定电流通过时，线圈N里有没有感应电流？说明理由；
(3)(4分)当断开开关的一瞬间，线圈N里有没有感应电流？说明理由。
13.(12分)如图所示，有一个100匝的正方形线圈，边长为L＝0.20 m，放在磁感应强度为B＝0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形(周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？(计算结果保留2位有效数字)
第2节　电磁感应现象及其应用
1.A　[穿过这个线圈的磁通量为Φ＝BS＝2.0×10－2×0.5 Wb＝1.0×10－2Wb，故A正确。]
2.D　[由于Bz＝－21 μT，表明磁感应强度竖直方向上的分量不为零，而赤道上的地磁场方向沿水平方向，竖直方向上的分量为零，可知测量地点不是赤道位置，故A错误；根据磁通量的定义可知，通过手机显示屏的磁通量约为Φ＝|Bz|S＝21×10－6×0.01 Wb＝2.1×10－7Wb，故B、C错误，D正确。]
3.D　[依题意，根据安培定则，可判断知线圈a内部的磁感线垂直纸面向外，外部垂直纸面向里，则通过线圈b的磁通量为负，通过线圈c的磁通量为正，根据环形通电线圈空间磁感线的分布特点，可知穿过线圈c的磁感线的条数少于线圈b，即Φb>Φc，故D正确。]
4.B　[两次情况下磁感线穿过线圈的面不同，设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时Φ1＝(Bsin θ)S＝BS，转过90°，到达末位置时Φ2＝(－Bcos θ)S＝－BS，初、末位置磁通量的变化量的大小为＝|Φ2－Φ1|＝BS，故B正确。]
5.A　[滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路中电阻减小，线圈A中电流增大，线圈A产生的磁场增强，通过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转，说明当通过线圈B的磁通量增加时电流表指针向左偏转，在A线圈中插入铁芯，穿过B线圈的磁通量增大，线圈A产生的磁场增强，电流表指针向左偏转，故A正确；将线圈A向上移动，通过线圈B的磁通量减小，电流表指针向右偏转，故B错误；线圈A、B保持相对静止一起移动，通过线圈B的磁通量没有发生变化，则没有感应电流产生，电流表指针静止在中央，故C错误；断开开关瞬间，线圈A产生的磁场减弱，通过线圈B的磁通量减小，则电流表指针向右偏转，故D错误。]
6.C　[磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，由图可知空间的磁感应强度发生变化，A错误；由位置Ⅰ水平向右移动到位置Ⅱ的过程中，线圈面积不变，但磁感应强度发生变化，根据Φ＝BS可知穿过线圈的磁通量发生变化，B错误；无论是否匀速移动，由于穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中有感应电流产生，C正确，D错误。]
7.A　[由于导线周围的磁场不均匀，线框向左平移时，通过线框的磁通量增加，线框中产生感应电流，故A正确；线框竖直向上平移及线框以MN为轴转动时，磁通量不发生变化，无感应电流，故B、C错误；MN中电流突然变小时，线框所处的磁场强度变化，线框中磁通量变化，则有感应电流产生，故D错误。]
8.B　[以bc为轴转动45°，则穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项A错误；以ad为轴转动45°，则穿过线圈的磁通量减小，线圈中会产生感应电流，选项B正确；线圈向下平移或向上平移，则穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项C、D错误。]
9.B　[A中线圈没有闭合，不能产生电流，故A错误；B中磁感应强度不变，回路中的面积增大，引起磁通量增大，可以产生感应电流，故B正确；C中穿过线圈的磁通量相互抵消，磁通量为0，不能产生感应电流，故C错误；D中穿过线圈的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，故D错误。]
10.C　[图甲中金属线圈以bc为轴转动60°，线圈平面的磁通量未发生变化，不产生感应电流，A错误；图乙中金属线圈以直导线MN为轴转动，线圈平面内的磁感应强度不变，磁通量不变，不产生感应电流，B错误；图丙中电流I增大，线圈内磁感应强度变大，磁通量发生变化，产生感应电流，C正确；图丁中导线的缠绕方式，使得螺线管产生的磁感应强度的矢量和为零，则通过线圈的磁通量始终为零，不产生感应电流，D错误。]
11.(1)见解析图　(2)左　右　右
解析　(1)实验电路连接如图所示。
(2)连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向左偏了一下，说明当穿过线圈B的磁通量增加时电流计的指针左偏；保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，穿过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计指针将向左偏；然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，则回路中电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计指针将向右偏；将电源正负极调换，闭合开关瞬间，磁场方向发生变化，则感应电流的方向也发生变化，则灵敏电流计指针将向右偏。
12.见解析
解析　(1)有感应电流；因为当合上开关的一瞬间，线圈M产生磁场，穿过线圈N的磁通量增加，线圈N里有感应电流。
(2)没有感应电流；因为当线圈M里有恒定电流通过时，产生稳定的磁场，穿过线圈N的磁通量不变，没有感应电流。
(3)有感应电流；因为当断开开关的一瞬间，穿过线圈N的磁通量减小，线圈N里有感应电流。
13.增加了5.5×10－3Wb
解析　线圈是正方形时的面积为
S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2m2
穿过线圈的磁通量为
Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb
线圈形状为圆形时，其半径r＝＝
面积大小S2＝π＝ m2
穿过线圈的磁通量为
Φ2＝BS2＝0.50×Wb＝2.55×10－2Wb
所以，磁通量的变化量为
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(2.55－2.0)×10－2Wb＝5.5×10－3Wb
即磁通量增加了5.5×10－3Wb。第2节　电磁感应现象及其应用
学习目标　1.理解磁通量的概念，并进行相关计算。2.知道什么是电磁感应现象，什么是感应电流。了解法拉第的贡献。3.通过实验探究，理解产生感应电流的条件。4.了解电磁感应现象的应用。
知识点一　磁通量
（1）如图所示，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′。若有n条磁感线通过S′，则通过面积S的磁感线有多少条？
（2）若磁场增强，即B增大，通过面积S的磁感线条数是否增多？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.磁通量
（1）定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直、面积为S的平面，我们把磁感应强度B与面积S的乘积，称为穿过这个平面的磁通量，简称磁通。
注：磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”。
（2）定义式：Φ＝　　　　，此公式的适用条件：①　　　　磁场；②磁感线与平面　　　　。
（3）单位：国际单位是　　　　，简称韦，符号为Wb。1 Wb＝1 T·m2。
2.磁通密度：由φ＝BSn可以得出B＝，这表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直于磁感线的单位面积的磁通量，人们还把磁感应强度称为　　　　　　，单位是Wb/m2。
3.匀强磁场中磁通量的计算
（1）B与S垂直时：Φ＝BS。B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。
（2）B与S不垂直时：Φ＝BS⊥。S⊥为线圈在垂直于磁场方向上的投影面积，如图所示，Φ＝BSsin θ。
注意：S为磁场区域面积。
（3）讨论：当α＝0°时，B与S平行，Φ＝0。
当α＝90°时，B与S垂直，Φ最大。
当0°<α<90°时，0<Φ4.磁通量的变化量ΔΦ
磁通量的变化量大小等于末状态的磁通量减去初状态的磁通量的绝对值。磁通量的变化一般有三种情况（S为平面在垂直磁场方向的投影面积）：
（1）B不变，S变化，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|B·ΔS|。
（2）B变化，S不变，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|ΔB·S|。
（3）当B和S同时变化时，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
例1 如图甲所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两圆环的磁通量；如图乙所示，两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径，一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，穿过两圆环的磁通量大小为ΦA与ΦB。则有（　　）
A.Φ1>Φ2　ΦA>ΦB B.Φ1＝Φ2　ΦA<ΦB
C.Φ1<Φ2　ΦA＝ΦB D.无法比较
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
对磁通量的理解
（1）磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某平面的磁通量为正，则向外穿过这个平面的磁通量为负。若穿过某平面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该平面的合磁通量为磁感线的净条数。
（2）磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量的大小不受线圈匝数的影响。同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数n。　　
训练1 如图所示，匀强磁场沿水平方向，矩形线框与磁场的夹角为α＝30°，已知磁感应强度大小为B＝2.0 T，ab＝0.2 m，bc＝0.3 m，现使线框由图示位置绕ab边沿逆时针方向转过90°。取图中磁通量的方向为正，则穿过线框磁通量的变化量为（　　）
A.0.06（－1）Wb B.0.06（＋1）Wb
C.0.12 Wb D.0.12 Wb
知识点二　电磁感应现象
　　　　　　　　　　　　　　　　
如图所示，原线圈（小螺线管）接电源、开关和滑动变阻器，副线圈（大螺线管）接电流表，按照表中实验操作进行实验，观察有无感应电流产生，完成下表。
实验操作 实验现象(线圈B中有无电流) 分析论证
开关闭合瞬间 ①________ 线圈B中磁场⑤________时，线圈B中有感应电流；磁场⑥________时，线圈B中无感应电流
开关断开瞬间 ②________
开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动 ③________
开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片 ④________
1.探究感应电流产生的条件
实验1　如图甲所示，导体AB做切割磁感线运动时，回路中　　　　电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，回路中　　　　电流产生。
甲
实验2　如图乙所示，当条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中　　　　电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中　　　　电流产生。
实验3　如图丙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中　　　　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　　　　电流。
总结：产生感应电流的条件：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就会产生电流。
2.电磁感应
因穿过闭合回路的　　　　变化而产生电流的现象称为电磁感应，所产生的电流称为　　　　　　。
3.电磁感应的应用
（1）计算机磁盘与磁记录。磁除了可用来记录　　　　、　　　　等数字信息外，还可以用来记录其他信息。
（2）无线充电：利用电磁感应制成手机无线充电装置。
（3）动圈式话筒：话筒是把　　　　转化为　　　　的装置。
【思考】 闭合线圈做切割磁感线运动，一定能产生感应电流吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 （2024·福建莆田一中高二期末）如图是探究电磁感应产生条件的实验器材。
（1）请在图中用实线代替导线把它们连成完整的实验电路。
（2）下列哪些方法可以使灵敏电流计的指针发生偏转　　　　。
A.闭合开关的瞬间
B.保持开关闭合，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片也保持不动
C.保持开关闭合，将螺线管A从螺线管B中迅速抽出
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 （2024·贵州黔西高二校考）下列闭合导线框中能够产生感应电流的是（　　）
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
判断回路中是否产生感应电流的思路
　　
训练2 如图所示，甲图中金属线框平面与磁感线始终垂直；乙图中通电导线中的电流恒定，金属线框的转轴MN与通电直导线平行；丙图中金属框架水平，磁场竖直向下。以下几种情况中，对于感应电流分析正确的是 （　　）
A.甲图中金属线框匀加速向右运动，线框中一定有感应电流
B.乙图中金属线框绕MN匀速转动，线框中一定有感应电流
C.丙图中磁感应强度逐渐减弱（未减至0）的过程中，金属棒MN在水平金属框架上向右匀速运动，回路中一定有感应电流产生
D.甲、乙、丙中都不会产生感应电流
随堂对点自测
1.（磁通量的理解）（多选）下列关于磁通量的说法正确的是（　　）
A.磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量
B.穿过某一与磁场方向垂直、面积一定的平面的磁通量可理解为穿过此面积的磁感线的条数
C.在磁场中所取的平面面积越大，穿过该平面的磁通量越大
D.穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零
2.（磁通量的计算）面积为S的线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，当线圈平面从与磁场方向垂直转动到与磁场方向夹角为θ时，此过程中穿过该线圈的磁通量变化量大小为（　　）
A.BScos θ B.BSsin θ
C.BS（1－cos θ） D.BS（1－sin θ）
3.（感应电流产生的判定）（2024·福建省南安市侨光中学校联考）如图所示，圆形线框在匀强磁场中所做的各种运动，能够产生感应电流的是（　　）
第2节　电磁感应现象及其应用
知识点一
导学
提示　(1)n条　(2)B增大时，通过面积S的磁感线条数增多
知识梳理
1.(2)BS　①匀强　②垂直　(3)韦伯　2.磁通密度
例1 B　[对于图甲，圆环1内有磁场，圆环1以外与圆环2以内的部分没有磁场，所以圆环1和圆环2的磁通量是相等的，即Φ1＝Φ2。对于图乙，根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，圆环B的面积小，抵消较少，则磁通量较大，所以ΦA<ΦB。故选项B正确。]
训练1 A　[开始穿过线框的磁通量为Φ1＝BSsin α＝2.0×0.2×0.3× Wb＝0.06 Wb，线框由图示位置绕ab边沿逆时针方向转过90°时穿过线框的磁通量为Φ2＝BSsin＝2.0×0.2×0.3× Wb＝0.06 Wb，则穿过线框磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝0.06Wb，故A正确。]
知识点二
导学
提示　①有　②有　③无　④有　⑤变化　⑥不变
知识梳理
1.有　无　有　无　有　有　2.磁通量　感应电流　3.(1)声音　影像　(3)声音　电信号
[思考]
提示　闭合线圈做切割磁感线运动，磁通量不一定变化。
例2 (1)见解析图　(2)AC
解析　(1)将灵敏电流计与大螺线管B组成闭合回路，电源、开关、小螺线管A组成闭合回路，电路图如图所示
(2)闭合开关的瞬间，螺线管A的磁场发生变化，穿过螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B中产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故A正确；保持开关闭合，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片也保持不动，螺线管B的磁通量不发生变化，螺线管B中不产生感应电流，灵敏电流计指针不偏转，故B错误；保持开关闭合，将螺线管A从螺线管B中迅速抽出，螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B中产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故C正确。
例3 B　[A图中线圈向右移动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项A错误；B图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，会产生感应电流，选项B正确；C图中线圈向上移动时，穿过线圈的磁通量总为零，不会产生感应电流，选项C错误；D图中线圈向上移动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项D错误。]
训练2 B　[甲图中电路闭合，但磁通量不变，没有感应电流产生，故A错误；乙图中金属线框绕MN匀速转动，磁通量时刻变化，能产生感应电流，故B正确；丙图中电路闭合，面积增大，磁感应强度减弱，无法判断磁通量的变化，故无法判断是否有感应电流产生，故C错误；由以上分析可知，D错误。]
随堂对点自测
1.BD　[磁通量Φ可以理解为穿过磁场中某一面积的磁感线的条数，Φ只有大小，没有方向，是标量，A错误，B正确；磁通量Φ＝BScos α，α表示S与垂直于B的平面间的夹角，所以面积S大，磁通量Φ不一定大，C错误；由于磁感线是闭合曲线，所以只要有磁感线穿入封闭曲面(如一个球面)，则该磁感线必然从该曲面穿出，即磁通量一定为零，D正确。]
2.D　[线圈平面与磁场方向垂直时的磁通量Φ1＝BS，线圈平面与磁场方向夹角为θ时的磁通量Φ2＝BSsin θ，磁通量的变化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(1－sin θ)，故D正确。]
3.A　[A中线圈绕OO′转动时，磁通量不断变化，会产生感应电流，故A正确；B中线圈向右匀速平动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故B错误；C中线圈绕O点转动时，磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误；D中线圈绕OO′转动时，磁通量始终为零，不会产生感应电流，故D错误。](共52张PPT)
第2节　电磁感应现象及其应用
第5章　初识电磁场与电磁波
1.理解磁通量的概念，并进行相关计算。
2.知道什么是电磁感应现象，什么是感应电流。了解法拉第的贡献。
3.通过实验探究，理解产生感应电流的条件。
4.了解电磁感应现象的应用。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　电磁感应现象
知识点一　磁通量
知识点一　磁通量
(1)如图所示，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′。若有n条磁感线通过S′，则通过面积S的磁感线有多少条？
(2)若磁场增强，即B增大，通过面积S的磁感线条数是否增多？
提示　(1)n条　(2)B增大时，通过面积S的磁感线条数增多
1.磁通量
(1)定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直、面积为S的平面，我们把磁感应强度B与面积S的乘积，称为穿过这个平面的磁通量，简称磁通。
注：磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”。
(2)定义式：Φ＝______，此公式的适用条件：①______磁场；②磁感线与平面______。
(3)单位：国际单位是______，简称韦，符号为Wb。1 Wb＝1 T·m2。
BS
匀强
垂直
韦伯
磁通密度
3.匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时：Φ＝BS。B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。
(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥。S⊥为线圈在垂直于磁场方向上的投影面积，如图所示，Φ＝BSsin θ。
注意：S为磁场区域面积。
(3)讨论：当α＝0°时，B与S平行，Φ＝0。
当α＝90°时，B与S垂直，Φ最大。
当0°<α<90°时，0<Φ4.磁通量的变化量ΔΦ
磁通量的变化量大小等于末状态的磁通量减去初状态的磁通量的绝对值。磁通量的变化一般有三种情况(S为平面在垂直磁场方向的投影面积)：
(1)B不变，S变化，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|B·ΔS|。
(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|ΔB·S|。
(3)当B和S同时变化时，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
B
例1 如图甲所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两圆环的磁通量；如图乙所示，两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径，一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，穿过两圆环的磁通量大小为ΦA与ΦB。则有(　　)
A.Φ1>Φ2　ΦA>ΦB B.Φ1＝Φ2　ΦA<ΦB
C.Φ1<Φ2　ΦA＝ΦB D.无法比较
解析　对于图甲，圆环1内有磁场，圆环1以外与圆环2以内的部分没有磁场，所以圆环1和圆环2的磁通量是相等的，即Φ1＝Φ2。对于图乙，根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，圆环B的面积小，抵消较少，则磁通量较大，所以ΦA<ΦB。故选项B正确。
对磁通量的理解
(1)磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某平面的磁通量为正，则向外穿过这个平面的磁通量为负。若穿过某平面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该平面的合磁通量为磁感线的净条数。
(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量的大小不受线圈匝数的影响。同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数n。　　
A
训练1 如图所示，匀强磁场沿水平方向，矩形线框与磁场的夹角为α＝30°，已知磁感应强度大小为B＝2.0 T，ab＝0.2 m，bc＝0.3 m，现使线框由图示位置绕ab边沿逆时针方向转过90°。取图中磁通量的方向为正，则穿过线框磁通量的变化量为(　　)
知识点二　电磁感应现象
如图所示，原线圈(小螺线管)接电源、开关和滑动变阻器，副线圈(大螺线管)接电流表，按照表中实验操作进行实验，观察有无感应电流产生，完成下表。
实验操作 实验现象(线圈B中有无电流) 分析论证
开关闭合瞬间 ①________ 线圈B中磁场⑤________时，线圈B中有感应电流；磁场⑥________时，线圈B中无感应电流
开关断开瞬间 ②________
开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动 ③________
开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片 ④________
提示　①有　②有　③无　④有　⑤变化 ⑥不变
1.探究感应电流产生的条件
实验1　如图甲所示，导体AB做切割磁感线运动时，回路中____电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，回路中____电流产生。
有
无
甲
实验2　如图乙所示，当条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中____电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中____电流产生。
有
无
实验3　如图丙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中____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____电流。
总结：产生感应电流的条件：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就会产生电流。
有
有
2.电磁感应
因穿过闭合回路的________变化而产生电流的现象称为电磁感应，所产生的电流称为__________。
3.电磁感应的应用
(1)计算机磁盘与磁记录。磁除了可用来记录______、______等数字信息外，还可以用来记录其他信息。
(2)无线充电：利用电磁感应制成手机无线充电装置。
(3)动圈式话筒：话筒是把______转化为________的装置。
磁通量
感应电流
声音
影像
声音
电信号
【思考】 闭合线圈做切割磁感线运动，一定能产生感应电流吗？
提示　闭合线圈做切割磁感线运动，磁通量不一定变化。
例2 (2024·福建莆田一中高二期末)如图是探究电磁感应产生条件的实验器材。
(1)请在图中用实线代替导线把它们连成完整的实验电路。
(2)下列哪些方法可以使灵敏电流计的指针发生偏转________。
A.闭合开关的瞬间
B.保持开关闭合，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片也保持不动
C.保持开关闭合，将螺线管A从螺线管B中迅速抽出
解析　(1)将灵敏电流计与大螺线管B组成闭合回路，电源、开关、小螺线管A组成闭合回路，电路图如图所示
(2)闭合开关的瞬间，螺线管A的磁场发生变化，穿过螺
线管B的磁通量发生变化，螺线管B中产生感应电流，
灵敏电流计指针偏转，故A正确；保持开关闭合，螺线
管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片也保持不动，螺线管B的磁通量不发生变化，螺线管B中不产生感应电流，灵敏电流计指针不偏转，故B错误；保持开关闭合，将螺线管A从螺线管B中迅速抽出，螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B中产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故C正确。
答案　(1)见解析图　(2)AC
B
例3 (2024·贵州黔西高二校考)下列闭合导线框中能够产生感应电流的是(　　)
解析　A图中线圈向右移动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项A错误；B图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，会产生感应电流，选项B正确；C图中线圈向上移动时，穿过线圈的磁通量总为零，不会产生感应电流，选项C错误；D图中线圈向上移动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项D错误。
判断回路中是否产生感应电流的思路
　
B
训练2 如图所示，甲图中金属线框平面与磁感线始终垂直；乙图中通电导线中的电流恒定，金属线框的转轴MN与通电直导线平行；丙图中金属框架水平，磁场竖直向下。以下几种情况中，对于感应电流分析正确的是 (　　)
A.甲图中金属线框匀加速向右运动，线框中一定有感应电流
B.乙图中金属线框绕MN匀速转动，线框中一定有感应电流
C.丙图中磁感应强度逐渐减弱(未减至0)的过程中，金属棒MN在水平金属框架上向右匀速运动，回路中一定有感应电流产生
D.甲、乙、丙中都不会产生感应电流
解析　甲图中电路闭合，但磁通量不变，没有感应电流产生，故A错误；乙图中金属线框绕MN匀速转动，磁通量时刻变化，能产生感应电流，故B正确；丙图中电路闭合，面积增大，磁感应强度减弱，无法判断磁通量的变化，故无法判断是否有感应电流产生，故C错误；由以上分析可知，D错误。
随堂对点自测
2
BD
1.(磁通量的理解)(多选)下列关于磁通量的说法正确的是(　　)
A.磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量
B.穿过某一与磁场方向垂直、面积一定的平面的磁通量可理解为穿过此面积的磁感线的条数
C.在磁场中所取的平面面积越大，穿过该平面的磁通量越大
D.穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零
解析　磁通量Φ可以理解为穿过磁场中某一面积的磁感线的条数，Φ只有大小，没有方向，是标量，A错误，B正确；磁通量Φ＝BScos α，α表示S与垂直于B的平面间的夹角，所以面积S大，磁通量Φ不一定大，C错误；由于磁感线是闭合曲线，所以只要有磁感线穿入封闭曲面(如一个球面)，则该磁感线必然从该曲面穿出，即磁通量一定为零，D正确。
D
2.(磁通量的计算)面积为S的线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，当线圈平面从与磁场方向垂直转动到与磁场方向夹角为θ时，此过程中穿过该线圈的磁通量变化量大小为(　　)
A.BScos θ B.BSsin θ
C.BS(1－cos θ) D.BS(1－sin θ)
解析　线圈平面与磁场方向垂直时的磁通量Φ1＝BS，线圈平面与磁场方向夹角为θ时的磁通量Φ2＝BSsin θ，磁通量的变化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(1－sin θ)，故D正确。
A
3.(感应电流产生的判定)(2024·福建省南安市侨光中学校联考)如图所示，圆形线框在匀强磁场中所做的各种运动，能够产生感应电流的是(　　)
解析　A中线圈绕OO′转动时，磁通量不断变化，会产生感应电流，故A正确；B中线圈向右匀速平动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故B错误；C中线圈绕O点转动时，磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误；D中线圈绕OO′转动时，磁通量始终为零，不会产生感应电流，故D错误。
课后巩固训练
3
A
题组一　磁通量的理解和计算
1.(2024·陕西西安高二统考期末)将面积为0.5 m2的单线圈放在磁感应强度为2.0×10－2T的匀强磁场中，线圈平面垂直于磁场方向，如图所示。穿过这个线圈的磁通量为(　　)
基础对点练
A.1.0×10－2Wb B.1.0 Wb
C.5×10－3Wb D.5×10－2Wb
解析　穿过这个线圈的磁通量为Φ＝BS＝2.0×10－2×0.5 Wb＝1.0×10－2Wb，故A正确。
D
2.利用智能手机中的传感器和相关软件可测量磁感应强度。如图所示，在水平放置的手机上建立三维坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面，竖直向上为z轴正方向，测得Bx＝0、By＝28 μT、Bz＝－21 μT，手机显示屏的面积约为0.01 m2，根据测量数据可知(　　)
A.测量地点位于赤道位置
B.通过手机显示屏的磁通量约为2.8×10－7Wb
C.通过手机显示屏的磁通量为3.5×10－7Wb
D.通过手机显示屏的磁通量为2.1×10－7Wb
解析　由于Bz＝－21 μT，表明磁感应强度竖直方向上的分量不为零，而赤道上的地磁场方向沿水平方向，竖直方向上的分量为零，可知测量地点不是赤道位置，故A错误；根据磁通量的定义可知，通过手机显示屏的磁通量约为Φ＝|Bz|S＝21×10－6×0.01 Wb＝2.1×10－7Wb，故B、C错误，D正确。
D
3.如图所示，线圈a中通有逆时针方向的恒定电流，线圈b、c面积相等且与a共面，规定垂直纸面向里的磁通量为正，则(　　)
A.Φb＝Φc B.通过线圈c的磁通量为负
C.Φb<Φc D.通过线圈b的磁通量为负
解析　依题意，根据安培定则，可判断知线圈a内部的磁感线垂直纸面向外，外部垂直纸面向里，则通过线圈b的磁通量为负，通过线圈c的磁通量为正，根据环形通电线圈空间磁感线的分布特点，可知穿过线圈c的磁感线的条数少于线圈b，即Φb>Φc，故D正确。
B
4.(2023·陕西西安长安一中高二期末)如图所示，匝数为N、面积为S的闭合线圈abcd水平放置，与磁感应强度为B的匀强磁场夹角为45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则该过程中线圈的磁通量变化量的大小为(　　)
A
题组二　电磁感应现象
5.将电池组、滑动变阻器、线圈A、线圈B、电流表及开关按图示连接。线圈A放在线圈B中，开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电流表指针向左偏转。下列操作中也能使电流表指针向左偏转的是(　　)
A.向A中插入铁芯
B.将A向上拔出
C.A、B保持相对静止一起移动
D.断开开关瞬间
解析　滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路中
电阻减小，线圈A中电流增大，线圈A产生的磁
场增强，通过线圈B的磁通量增加，电流表指针
向左偏转，说明当通过线圈B的磁通量增加时电
流表指针向左偏转，在A线圈中插入铁芯，穿过B线圈的磁通量增大，线圈A产生的磁场增强，电流表指针向左偏转，故A正确；将线圈A向上移动，通过线圈B的磁通量减小，电流表指针向右偏转，故B错误；线圈A、B保持相对静止一起移动，通过线圈B的磁通量没有发生变化，则没有感应电流产生，电流表指针静止在中央，故C错误；断开开关瞬间，线圈A产生的磁场减弱，通过线圈B的磁通量减小，则电流表指针向右偏转，故D错误。
C
6.(2024·浙江嘉兴高二统考期末)空间某区域磁场的磁感线分布如图所示，金属线圈由位置Ⅰ水平向右移动到位置Ⅱ的过程中(　　)
A.空间的磁感应强度不变 B.穿过线圈的磁通量不变
C.线圈中有感应电流产生 D.若匀速移动，线圈中没有感应电流产生
解析　磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，由图可知空间的磁感应强度发生变化，A错误；由位置Ⅰ水平向右移动到位置Ⅱ的过程中，线圈面积不变，但磁感应强度发生变化，根据Φ＝BS可知穿过线圈的磁通量发生变化，B错误；无论是否匀速移动，由于穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中有感应电流产生，C正确，D错误。
A
7.如图所示，直导线MN竖直放置并通以向上的电流I，矩形金属线框abcd与MN处在同一平面，边ab与MN平行，则(　　)
A.线框向左平移时，线框中有感应电流
B.线框竖直向上平移时，线框中有感应电流
C.线框以MN为轴转动时，线框中有感应电流
D.MN中电流突然变小时，线框中没有感应电流
解析　由于导线周围的磁场不均匀，线框向左平移时，通过线框的磁通量增加，线框中产生感应电流，故A正确；线框竖直向上平移及线框以MN为轴转动时，磁通量不发生变化，无感应电流，故B、C错误；MN中电流突然变小时，线框所处的磁场强度变化，线框中磁通量变化，则有感应电流产生，故D错误。
B
8.如图所示，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，下述过程中使线圈产生感应电流的是(　　)
A.以bc为轴转动45° B.以ad为轴转动45°
C.线圈向下平移 D.线圈向上平移
解析　以bc为轴转动45°，则穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项A错误；以ad为轴转动45°，则穿过线圈的磁通量减小，线圈中会产生感应电流，选项B正确；线圈向下平移或向上平移，则穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项C、D错误。
B
9.下列四幅图所描述的情境，能够产生感应电流的是(　　)
解析　A中线圈没有闭合，不能产生电流，故A错误；B中磁感应强度不变，回路中的面积增大，引起磁通量增大，可以产生感应电流，故B正确；C中穿过线圈的磁通量相互抵消，磁通量为0，不能产生感应电流，故C错误；D中穿过线圈的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，故D错误。
C
10.某同学在探究感应电流产生的条件时，制作了如图所示的四种装置。图甲中矩形金属线圈abcd与匀强磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外；图乙中矩形金属线圈efgh处于竖直面内，直导线MN与fg边平行且与线圈平面共面，并通以向下的电流I；图丙中螺线管通以大小为I的电流，其内部有一金属圆环，圆环平面与螺线管轴线垂直；图丁为一根长导线对折后绕成的螺线管，并通以大小为I的电流，其内部有一金属圆环，圆环平面与螺线管轴线垂直。下列描述中，在线圈中能产生感应电流的是(　　)
综合提升练
A.图甲中金属线圈以bc为轴转动60°
B.图乙中金属线圈以直导线MN为轴转动
C.图丙中电流I增大
D.图丁中电流I增大
解析　图甲中金属线圈以bc为轴转动60°，线圈平面的磁通量未发生变化，不产生感应电流，A错误；图乙中金属线圈以直导线MN为轴转动，线圈平面内的磁感应强度不变，磁通量不变，不产生感应电流，B错误；图丙中电流I增大，线圈内磁感应强度变大，磁通量发生变化，产生感应电流，C正确；图丁中导线的缠绕方式，使得螺线管产生的磁感应强度的矢量和为零，则通过线圈的磁通量始终为零，不产生感应电流，D错误。
11.某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。
(1)在图中用实线代替导线完成实验电路连接。
(2)连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流
计G的指针向左偏了一下，保持开关闭合，
依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A
时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏；然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏；将电源正负极调换，闭合开关瞬间，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏。
答案　(1)见解析图　(2)左　右　右
解析　(1)实验电路连接如图所示。
(2)连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计
G的指针向左偏了一下，说明当穿过线圈B的磁
通量增加时电流计的指针左偏；保持开关闭合，
依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，穿过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计指针将向左偏；然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，则回路中电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计指针将向右偏；将电源正负极调换，闭合开关瞬间，磁场方向发生变化，则感应电流的方向也发生变化，则灵敏电流计指针将向右偏。
12.(2024·北京市怀柔区教科研中心高二期末)在图中，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上。请回答以下问题：
(1)当合上开关的一瞬间，线圈N里有没有感应电流？说明理由；
(2)当线圈M里有恒定电流通过时，线圈N里有没有感应电流？说明理由；
(3)当断开开关的一瞬间，线圈N里有没有感应电流？说明理由。
答案　见解析
解析　(1)有感应电流；因为当合上开关的一瞬间，线圈M产生磁场，穿过线圈N的磁通量增加，线圈N里有感应电流。
(2)没有感应电流；因为当线圈M里有恒定电流
通过时，产生稳定的磁场，穿过线圈N的磁通
量不变，没有感应电流。
(3)有感应电流；因为当断开开关的一瞬间，
穿过线圈N的磁通量减小，线圈N里有感应电流。
13.如图所示，有一个100匝的正方形线圈，边长为L＝0.20 m，放在磁感应强度为B＝0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形(周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？(计算结果保留2位有效数字)
答案　增加了5.5×10－3Wb
解析　线圈是正方形时的面积为S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2m2
穿过线圈的磁通量为Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb

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