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3　电磁感应现象及应用
定位·学习目标
1.理解电磁感应、感应电流的概念,培养物理观念。
2.经历实验的探究过程,体会透过各种实验现象,分析、归纳本质特征的科学思维方法。
3.通过学习物理学史,培养科学探究精神。
知识点一　划时代的发现
探究新知
1.电流的磁效应:奥斯特发现的电流的磁效应,证实电现象与磁现象是有联系的。
2.“磁生电”的发现:1831年,英国物理学家法拉第发现了“磁生电”现象,他认为“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
3.电磁感应现象:利用变化或运动的磁场获得电流的现象叫作电磁感应现象,产生的电流叫作感应电流。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)奥斯特发现了电磁感应现象。(　×　)
(2)法拉第完成了“由磁产生电”的设想。(　√　)
知识点二　产生感应电流的条件
探究新知
1.探究线圈B中是否产生电流(如图所示)
开关和滑动变阻器的状态 线圈B中是否有电流 (选填“有”或“无”)
开关闭合瞬间 有
开关断开瞬间 有
开关闭合时,滑动变阻器滑片不动 无
开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片 有
2.实验结论
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。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)闭合线圈内有磁场,就有感应电流。(　×　)
(2)闭合电路的部分导体在磁场中运动,一定会产生感应电流。(　×　)
(3)只要电路中磁通量发生变化,就有感应电流产生。(　×　)
知识点三　电磁感应现象的应用
探究新知
1.根据电磁感应现象制造的发电机开辟了人类社会的电气化时代。
2.生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等也是根据电磁感应制造的。
要点一　电磁感应现象
情境探究
实验:探究感应电流产生的条件
(1)实验一:如图所示,导体棒AB做切割磁感线运动时,线路中　　　　电流产生;而导体棒AB顺着磁感线运动时,线路中　　　　电流产生。(均选填“有”或“无”)
(2)实验二:如图所示,当条形磁铁插入或拔出线圈时,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。(均选填“有”或“无”)
(3)实验三:如图所示,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　　　　电流通过;而开关S一直闭合,滑动变阻器的滑片不动时,电流表中　　　　电流通过。(均选填“有”或“无”)
答案:(1)有　无
(2)有　无
(3)有　有　无
要点归纳
1.电磁感应现象
(1)电磁感应:“磁生电”的现象,是由法拉第首先发现的。
(2)感应电流:由电磁感应产生的电流。
2.产生感应电流的条件
(1)电路闭合。
(2)磁通量变化。
3.常见的产生感应电流的三种情况
典例研习
[例1] (感应电流有无的判断)如图,通有恒定电流的直导线右侧有一矩形线圈abcd,导线与线圈共面。如果线圈运动时不产生感应电流,线圈可能的运动是 (　A　)
A.向上平移 B.向右平移
C.向左平移 D.以ab为轴转动
解析:导线中电流不变时,产生的磁场不变,线圈向上平移时,穿过线圈的磁通量不变,不可以产生感应电流,故A正确;线圈向右运动时,离直导线越远,线圈中的磁感应强度减小,穿过线圈的磁通量变化,可以产生感应电流,同理,线圈向左运动时,线圈中的磁感应强度增大,穿过线圈的磁通量变化,可以产生感应电流,故B、C错误;线圈以ab为轴转动,有效面积变化,线圈的磁通量发生变化,可以产生感应电流,故D错误。
判断电路中是否产生感应电流的思路
要点二　电磁感应现象的应用
情境探究
如图所示,甲图是电磁炮,乙图是家用电磁炉,它们各自是根据什么原理工作的呢
答案:电磁炮的工作原理是电流的磁效应,电磁炉的工作原理是电磁感应。
要点归纳
电磁感应现象在生产、生活中的应用非常广泛,如磁悬浮列车、发电机、变压器、手机的无线充电技术、感应焊接、电感器、电磁炉、电视、手机和收音机等的信号收发、感应磁卡的信号传输等。下面以其中几个应用为例具体说明。
应用 实例 原理图 说明
发 电 机 线框在磁场中匀速转动,穿过线框的磁通量周期性变化,产生大小、方向周期性变化的电流
话 筒 声音使膜片振动,连接在膜片上的线圈随着一起振动,线圈在永久磁体的磁场中切割磁感线,从而形成微弱的电流,再经过放大电路将输入信号放大后输出
金 属 探 测 器 探测器中有一个通有大小和方向都变化的电流的发射线圈,当发射线圈周围有金属物时,金属物中会产生环状电流,环状电流的磁场反过来影响接收线圈中的电流,使探测器报警
电 磁 炉 陶瓷板下面的线圈接入大小和方向都变化的电流以后,会形成变化的磁场,铁锅、不锈钢锅的底部在变化的磁场中产生环状的感应电流,让锅底快速发热,实现对食物的加热
典例研习
[例2] (电磁感应现象的应用)(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有(　ABD　)
A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零
B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量不变
C.家庭电路发生短路时,开关K将被电磁铁吸起
D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K将被电磁铁吸起
解析:当家庭电路正常工作时,零线和火线中的电流大小相等、方向始终相反,在L1中产生的磁场方向始终相反,磁场相互叠加,L1、L2的磁通量为零,A正确;家庭电路中使用的电器增多或电路发生短路时,零线和火线中的电流变大,但大小仍然相等,电流方向始终相反,L1、L2中的磁通量仍为零,不变,B正确,C错误;地面上的人接触火线发生触电时,零线和火线中的电流大小不相等,L1、L2中的磁通量不为零,发生变化,线圈L2中产生感应电流,此时开关K将被电磁铁吸起,D正确。
1.首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是(　B　)
A.安培和法拉第 B.奥斯特和法拉第
C.奥斯特和安培 D.法拉第和楞次
解析:奥斯特发现电流的磁效应,法拉第发现电磁感应现象。
2.物理课上老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁体插向其中一个小环后又取出插向另一个小环,则(　D　)
A.磁体N极插向左环,环中有感应电流
B.磁体S极插向左环,环中有感应电流
C.无论磁体哪个极插向左环,左环都有感应电流
D.无论磁体哪个极插向右环,右环都有感应电流
解析:左环不闭合,磁体插向左环时,不产生感应电流,环不受力,横杆不转动,故A、B、C错误;右环闭合,无论磁体哪个极插向右环,环内产生感应电流,环受到磁场力的作用,横杆转动,故D正确。
3.手机无线充电真神奇,它方便了人们的生活,其中电磁感应无线充电是应用最多的无线充电方案。如图所示,它的原理是送电线圈通过一定频率的交流电,线圈的周围形成交替变化的磁场,通过电磁感应在受电线圈中产生一定的感应电流,从而将能量从发射端转移到接收端。下列选项中和受电线圈工作原理相同的是(　D　)
A.电磁铁 B.电磁继电器
C.电动机 D.动圈式话筒
解析:由题意可知,受电线圈的工作原理是电磁感应现象。电磁铁和电磁继电器是利用电流的磁效应工作的,故A、B错误;电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的,故C错误;动圈式话筒线圈随薄膜振动时导致通过线圈的磁通量变化而产生电流,是利用电磁感应的原理将声音信号转化为电信号的装置,故D正确。
4.如图所示,把一个铜环先后放入甲、乙两个足够大的磁场中,甲为匀强磁场,乙为非匀强磁场。磁场的中心轴AB、A′B′垂直铜环的平面且通过圆心,OO′为圆环的竖直对称轴。下列说法正确的是(　B　)
A.将铜环沿AB、A′B′方向移动,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
B.将铜环绕OO′轴翻转,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
C.将铜环绕轴AB、A′B′旋转,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
D.将铜环沿垂直AB、A′B′方向上下来回移动,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
解析:将铜环沿AB、A′B′方向移动,题图甲中铜环内的磁通量不变,没有感应电流,题图乙中铜环内的磁通量发生变化,有感应电流,故A错误;将铜环绕OO′轴翻转,题图甲、乙中的铜环内磁通量都发生变化,都有感应电流,故B正确;将铜环绕轴AB、A′B′旋转,题图甲、乙中的铜环内的磁通量都不变,故都没有感应电流,故C错误;将铜环沿垂直AB、A′B′方向上下来回移动,题图甲中的铜环内的磁通量不变,没有感应电流,题图乙中的铜环内的磁通量变化,有感应电流,故D错误。
课时作业
基础巩固练
考点一　感应电流产生的条件
1.关于产生感应电流的条件,以下说法中正确的是(　D　)
A.闭合电路在磁场中运动,闭合电路中就一定会有感应电流
B.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,闭合电路中一定会有感应
电流
C.穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间,闭合电路中一定不会产生感应电流
D.穿过闭合电路的磁通量发生了变化,闭合电路中一定会有感应电流
解析:闭合电路在磁场中运动或做切割磁感线运动时,磁通量可能不变,则没有感应电流产生,故A、B错误;穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间,若穿过闭合电路的磁通量发生变化,则有感应电流,故C错误;穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中一定会有感应电流,故D正确。
2.下列各图的线圈中能产生感应电流的是(空间的磁场足够大)
(　B　)
　
A B
C D
解析:线圈未闭合,不能产生感应电流,故A错误;S变大,穿过闭合线圈的磁通量增大,能产生感应电流,故B正确;线圈与磁场平行,穿过线圈的磁通量始终为零,无变化,不能产生感应电流,故C错误;穿过线圈的磁通量无变化,不能产生感应电流,故D错误。
3.(多选)如图所示,金属圆环水平放置,圆心正上方有一个竖直的条形磁体,下列哪种做法可以使金属圆环中产生感应电流(　CD　)
A.金属环和磁体同时向下做自由落体运动,且金属圆环不翻转
B.金属环和磁体同时以相同速度水平向右匀速运动
C.磁体不动,金属圆环向下运动
D.金属圆环不动,磁体水平向右运动
解析:金属环和磁体同时向下做自由落体运动,或同时以相同速度水平向右匀速运动,磁体与圆环相对位置不变,穿过金属圆环的磁通量不发生变化,所以不会产生感应电流,故A、B错误;磁体不动,金属圆环向下运动,金属圆环不动,磁体水平向右运动,穿过金属圆环的磁通量变化,会产生感应电流,故C、D正确。
4.如图所示,铁芯P上绕着两个线圈a和b。在线圈a中通入下列哪种电流,在线圈b中观察不到感应电流(　A　)
A B
C D
解析:a中通入变化的电流时产生变化的磁场使通过b的磁通量发生变化而产生感应电流,所以a中通B、C、D电流时b中可产生感应电流,通A电流时b中不能产生感应电流,故选A。
考点二　电磁感应现象的应用
5.法拉第发现了电磁感应现象,不仅推动了电磁理论的发展,而且推动了电磁技术的发展,引领人类进入了电气化时代。下列器件工作时用到了电磁感应原理的是(　C　)
A.电饭煲 B.指南针
C.风力发电机 D.电动机
解析:电饭煲利用的是电流的热效应原理,故A错误;指南针是利用磁体在地磁场中受力而使指针指示方向,故B错误;风力发电机用到了电磁感应原理,故C正确;电动机是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理,故D错误。
6.如图为某学校的校园一卡通,在校园内将一卡通靠近读卡器,读卡器向外发射某一特定频率的变化的磁场,一卡通内线圈产生感应电流,驱动卡内芯片进行数据处理和传输,读卡器感应电路中就会产生电流,从而识别卡内信息。下列选项图中具有同一原理的是(　C　)
A B
C D
解析:由题意可知,刷一卡通时会产生感应电流,即由磁产生电,所以其工作原理为电磁感应现象,题图A为奥斯特实验,说明通电导线周围存在磁场,题图B的实验是探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系,运用了电流的磁效应,题图C中没有电源,为发电机的工作原理,是根据电磁感应现象制成的,题图D中有电源,为电动机的工作原理,是根据通电导体在磁场中受力的作用而运动的原理制成的,故A、B、D错误,C正确。
7.(多选)如图,电吉他中拾音器的线圈绕在磁体上。工作时,拨动被磁体磁化的琴弦,线圈就能将振动产生的信号转换为电信号并传送到音箱发出声音,则(　BC　)
A.琴弦振动时,琴弦中将产生感应电流
B.琴弦振动时,穿过线圈的磁通量将发生变化
C.若取走磁体,拾音器无法正常工作
D.若用软铁芯替代磁体,拾音器依然可以正常工作
解析:由于琴弦被磁化,所以琴弦振动时,穿过线圈的磁通量将发生变化,线圈中将产生感应电流,而不是琴弦中产生感应电流,故A错误,B正确;若取走磁体或用软铁芯替代磁体,则琴弦不能被磁化,琴弦振动时无法在线圈中产生感应电流,故拾音器无法正常工作,故C正确,
D错误。
8.(多选)在海上有一浮桶式灯塔,其结构如图所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),其内部为产生磁场的磁体,磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动,线圈与塔灯相连,下列说法正确的是(　AD　)
A.该装置的工作原理是电磁感应现象
B.当海面无波浪时,该灯塔能够发光
C.当海面有波浪时,该灯塔无法发光
D.圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等
解析:圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动,回路产生感应电流,该装置的工作原理是电磁感应现象,A正确;当海面无波浪时,线圈没有相对磁体上下运动,则线圈没有切割磁感线,所以该灯塔无法发光,B错误;当海面有波浪时,线圈上下运动,线圈切割磁感线,所以回路中有感应电流,可以发光,C错误;根据对称性可知,圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等,D正确。
能力提升练
9.关于电磁感应,下列说法正确的是(　D　)
A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动,回路中有感应电流
B.如图乙所示,条形磁体插入线圈中不动,有感应电流产生
C.如图丙所示,开关一直接通,小螺线管A插入大螺线管B中不动,滑动变阻器滑片匀速滑动时无感应电流,加速滑动时有感应电流
D.如图丙所示,开关一直接通,小螺线管A插入大螺线管B中不动,只要移动滑片,电路中就有感应电流
解析:如题图甲所示,导体AB顺着磁感线运动,通过闭合回路的磁通量不变,回路中没有感应电流,故A错误;如题图乙所示,条形磁体插入线圈中不动,线圈中磁通量不变,没有感应电流产生,故B错误;如题图丙所示,开关一直接通,小螺线管A插入大螺线管B中不动,只要移动滑片,电路中的电流就发生变化,A产生的磁场就发生变化,B中的磁通量就会发生变化,电路中就有感应电流,故C错误,D正确。
10.(多选)如图所示,固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流I,闭合的矩形线框在通电长直导线的正下方,且与导线平行,线框由静止释放,在下落过程中(线框不会发生翻转),不计空气阻力,下列判断正确的是(　ACD　)
A.线框做自由落体运动
B.穿过线框的磁通量逐渐减小
C.线框的机械能不变
D.当线框垂直于纸面运动时,线框中有感应电流产生
解析:线框下落时,穿过线框的磁通量始终为零,线框中没有感应电流,线框不受磁场力的作用,所以线框做自由落体运动,机械能不变,选项A、C正确,B错误;当线框垂直于纸面运动时,穿过线框的磁通量发生变化,闭合线框中有感应电流产生,选项D正确。
11.如图所示,一根长直导线穿过圆环a的对称轴和圆环b的中心轴线,三者相互绝缘,当导线中的电流突然增大时,下列说法中正确的是(　C　)
A.两环都产生感应电流
B.a环产生感应电流,b环无感应电流
C.两环都无感应电流
D.b环产生感应电流,a环无感应电流
解析:根据安培定则判断得知圆环a左侧磁场方向向外,右侧磁场方向向里,圆环a关于直导线左右对称,所以圆环a的总磁通量保持为零,不发生变化,所以a环没有感应电流产生;根据安培定则判断可知,直导线产生的磁场磁感线与圆环b平行,穿过圆环b的磁通量为零,不发生变化,所以没有感应电流产生,故C正确,A、B、D错误。
12.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。
(1)求t=0时穿过MDEN回路的磁通量;
(2)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。
解析:(1)根据磁通量计算公式可得Φ=B0S=B0l2。
(2)为使MN棒中不产生感应电流,则回路的磁通量不变,则B应该随时间减小,
则有B0l2=Bl(l+vt),
解得B=。
答案:(1)B0l2　(2)见解析(共34张PPT)
3　电磁感应现象及应用
「定位·学习目标」
1.理解电磁感应、感应电流的概念,培养物理观念。
2.经历实验的探究过程,体会透过各种实验现象,分析、归纳本质特征的科学思维方法。
3.通过学习物理学史,培养科学探究精神。
探究·必备知识
1.电流的磁效应: 发现的电流的磁效应,证实电现象与 　
是有联系的。
2.“磁生电”的发现:1831年,英国物理学家 发现了“磁生电”现象,他认为“磁生电”是一种在 、运动的过程中才能出现的效应。
3.电磁感应现象:利用变化或运动的磁场获得 的现象叫作电磁感应现象,产生的电流叫作 。
「探究新知」
知识点一　划时代的发现
奥斯特
磁现象
法拉第
变化
电流
感应电流
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)奥斯特发现了电磁感应现象。(　　)
(2)法拉第完成了“由磁产生电”的设想。(　　)
「新知检测」
×
√
1.探究线圈B中是否产生电流(如图所示)
「探究新知」
知识点二　产生感应电流的条件
开关和滑动变阻器的状态 线圈B中是否有电流
(选填“有”或“无”)
开关闭合瞬间 　
开关断开瞬间
开关闭合时,滑动变阻器滑片不动
开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片
有
2.实验结论
产生感应电流的条件:当穿过闭合导体回路的 时,闭合导体回路中就产生感应电流。
有
无
有
磁通量发生变化
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)闭合线圈内有磁场,就有感应电流。(　　)
(2)闭合电路的部分导体在磁场中运动,一定会产生感应电流。
(　　)
(3)只要电路中磁通量发生变化,就有感应电流产生。(　　)
「新知检测」
×
×
×
1.根据 现象制造的发电机开辟了人类社会的电气化时代。
2.生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等也是根据
制造的。
「探究新知」
知识点三　电磁感应现象的应用
电磁感应
电磁感应
突破·关键能力
要点一　电磁感应现象
「情境探究」
实验:探究感应电流产生的条件
(1)实验一:如图所示,导体棒AB做切割磁感线运动时,线路中　 　电流产生;而导体棒AB顺着磁感线运动时,线路中　　　电流产生。(均选填“有”或“无”)
有
无
(2)实验二:如图所示,当条形磁铁插入或拔出线圈时,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。
(均选填“有”或“无”)
有
无
(3)实验三:如图所示,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　　　　电流通过;而开关S一直闭合,滑动变阻器的滑片不动时,电流表中　　　　电流通过。
(均选填“有”或“无”)
有
有
无
「要点归纳」
1.电磁感应现象
(1)电磁感应:“磁生电”的现象,是由法拉第首先发现的。
(2)感应电流:由电磁感应产生的电流。
2.产生感应电流的条件
(1)电路闭合。
(2)磁通量变化。
3.常见的产生感应电流的三种情况
[例1] (感应电流有无的判断)如图,通有恒定电流的直导线右侧有一矩形线圈abcd,导线与线圈共面。如果线圈运动时不产生感应电流,线圈可能的运动是 (　　)
A.向上平移 B.向右平移
C.向左平移 D.以ab为轴转动
「典例研习」
√
解析:导线中电流不变时,产生的磁场不变,线圈向上平移时,穿过线圈的磁通量不变,不可以产生感应电流,故A正确;线圈向右运动时,离直导线越远,线圈中的磁感应强度减小,穿过线圈的磁通量变化,可以产生感应电流,同理,线圈向左运动时,线圈中的磁感应强度增大,穿过线圈的磁通量变化,可以产生感应电流,故B、C错误;线圈以ab为轴转动,有效面积变化,线圈的磁通量发生变化,可以产生感应电流,故D错误。
规律方法
判断电路中是否产生感应电流的思路
要点二　电磁感应现象的应用
「情境探究」
如图所示,甲图是电磁炮,乙图是家用电磁炉,它们各自是根据什么原理工作的呢
答案:电磁炮的工作原理是电流的磁效应,电磁炉的工作原理是电磁感应。
「要点归纳」
电磁感应现象在生产、生活中的应用非常广泛,如磁悬浮列车、发电机、变压器、手机的无线充电技术、感应焊接、电感器、电磁炉、电视、手机和收音机等的信号收发、感应磁卡的信号传输等。下面以其中几个应用为例具体说明。
应用实例 原理图 说明
发电机 线框在磁场中匀速转动,穿过线框的磁通量周期性变化,产生大小、方向周期性变化的电流
话筒 声音使膜片振动,连接在膜片上的线圈随着一起振动,线圈在永久磁体的磁场中切割磁感线,从而形成微弱的电流,再经过放大电路将输入信号放大后输出
金属 探测器 探测器中有一个通有大小和方向都变化的电流的发射线圈,当发射线圈周围有金属物时,金属物中会产生环状电流,环状电流的磁场反过来影响接收线圈中的电流,使探测器报警
电磁炉 陶瓷板下面的线圈接入大小和方向都变化的电流以后,会形成变化的磁场,铁锅、不锈钢锅的底部在变化的磁场中产生环状的感应电流,让锅底快速发热,实现对食物的加热
[例2] (电磁感应现象的应用)(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有(　　)
A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零
B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量不变
C.家庭电路发生短路时,开关K将被电磁铁吸起
D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K将被电磁铁吸起
「典例研习」
√
√
√
解析:当家庭电路正常工作时,零线和火线中的电流大小相等、方向始终相反,在L1中产生的磁场方向始终相反,磁场相互叠加,L1、L2的磁通量为零,A正确;家庭电路中使用的电器增多或电路发生短路时,零线和火线中的电流变大,但大小仍然相等,电流方向始终相反,L1、L2中的磁通量仍为零,不变,B正确,C错误;地面上的人接触火线发生触电时,零线和火线中的电流大小不相等,L1、L2中的磁通量不为零,发生变化,线圈L2中产生感应电流,此时开关K将被电磁铁吸起,D正确。
检测·学习效果
1
2
3
4
1.首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( 　)
A.安培和法拉第 B.奥斯特和法拉第
C.奥斯特和安培 D.法拉第和楞次
√
解析:奥斯特发现电流的磁效应,法拉第发现电磁感应现象。
2.物理课上老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁体插向其中一个小环后又取出插向另一个小环,则(　　)
A.磁体N极插向左环,环中有感应电流
B.磁体S极插向左环,环中有感应电流
C.无论磁体哪个极插向左环,左环都有感应电流
D.无论磁体哪个极插向右环,右环都有感应电流
√
1
2
3
4
1
2
3
4
解析:左环不闭合,磁体插向左环时,不产生感应电流,环不受力,横杆不转动,故A、B、C错误;右环闭合,无论磁体哪个极插向右环,环内产生感应电流,环受到磁场力的作用,横杆转动,故D正确。
3.手机无线充电真神奇,它方便了人们的生活,其中电磁感应无线充电是应用最多的无线充电方案。如图所示,它的原理是送电线圈通过一定频率的交流电,线圈的周围形成交替变化的磁场,通过电磁感应在受电线圈中产生一定的感应电流,从而将能量从发射端转移到接收端。下列选项中和受电线圈工作原理相同的是(　　)
A.电磁铁 B.电磁继电器
C.电动机 D.动圈式话筒
1
2
3
4
√
1
2
3
4
解析:由题意可知,受电线圈的工作原理是电磁感应现象。电磁铁和电磁继电器是利用电流的磁效应工作的,故A、B错误;电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的,故C错误;动圈式话筒线圈随薄膜振动时导致通过线圈的磁通量变化而产生电流,是利用电磁感应的原理将声音信号转化为电信号的装置,故D正确。
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4.如图所示,把一个铜环先后放入甲、乙两个足够大的磁场中,甲为匀强磁场,乙为非匀强磁场。磁场的中心轴AB、A′B′垂直铜环的平面且通过圆心,OO′为圆环的竖直对称轴。下列说法正确的是(　　)
A.将铜环沿AB、A′B′方向移动,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
B.将铜环绕OO′轴翻转,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
C.将铜环绕轴AB、A′B′旋转,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
D.将铜环沿垂直AB、A′B′方向上下来回移动,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
√
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解析:将铜环沿AB、A′B′方向移动,题图甲中铜环内的磁通量不变,没有感应电流,题图乙中铜环内的磁通量发生变化,有感应电流,故A错误;将铜环绕OO′轴翻转,题图甲、乙中的铜环内磁通量都发生变化,都有感应电流,故B正确;将铜环绕轴AB、A′B′旋转,题图甲、乙中的铜环内的磁通量都不变,故都没有感应电流,故C错误;将铜环沿垂直AB、A′B′方向上下来回移动,题图甲中的铜环内的磁通量不变,没有感应电流,题图乙中的铜环内的磁通量变化,有感应电流,故D错误。
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