1、第1节磁生电的探索1.了解电磁感应的探索历程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神2.知道电磁感应的定义，理解感应电流产生的条件3.会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流一、电磁感应的探索历程事件意义电生磁1820年，丹麦奥斯特发现电流的磁效应拉开了研究电与磁相互关系的序幕磁生电菲涅耳、安培、科拉顿、亨利等致力于磁生电的研究科学探索是曲折的，真理追求是执着的1831年，英国法拉第发现了电磁感应现象揭示了电和磁的内在联系，引领人类进入电气时代(1)奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系()(2)法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系()(3)奥
2、斯特发现了电流的磁效应，进一步研究了电磁感应现象()提示：(1)(2)(3)二、科学探究感应电流产生的条件1实验探究探究1：导体棒在磁场中运动(如图所示)实验操作有无电流产生实验探究结论导体棒AB与磁场相对静止无导体棒AB切割磁感线，通过闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流产生导体棒AB平行于磁感线运动(与导轨不分离)无导体棒AB做切割磁感线运动(与导轨不分离)有探究2：磁铁在螺线管中运动(如图所示)实验操作有无电流产生实验探究结论将磁铁插入螺线管时有将磁铁插入或拔出螺线管时，通过螺线管闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流产生磁铁静止在螺线管中时无将磁铁拔出螺线管时有探究3：螺线管A放在螺线管
3、B内(如图所示)实验操作有无电流产生实验探究结论闭合开关的瞬间有导体和磁场间并没有发生相对运动，当螺线管A中的电流发生变化时，螺线管B所处的磁场发生变化，从而引起穿过螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B所在的闭合回路中有感应电流产生闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻变大有闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻不变无闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻变小有断开开关的瞬间有2实验结论：通过对以上三个实验的探究得出：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生瑞士科学家科拉顿将一块磁铁在螺线管中移动的过程中，有感应电流产生吗？他跑到隔壁房间观察时为什么始终没有看到电流计指
4、针的偏转？提示：有感应电流是在磁通量变化过程中产生的，他跑到隔壁房间时，电磁感应现象已经完成，电流计指针已经摆动过了磁通量及其变化量的分析学生用书P2磁通量磁通量的变化量物理意义某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数穿过某个面的磁通量的差值大小计算BS，S为与B垂直的面积，不垂直时，取S在与B垂直方向上的投影21B2S2B1S1或BS(B不变)或SB(S不变)说明(1)磁通量是标量，但有正、负，其正、负由“面”决定，若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的磁通量为净磁感线的条数(2)磁通量的大小及磁通量的变化量均与匝数无关 命题视角1磁通量的计算如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，
5、矩形线框abcd垂直于磁场放置，边长分别为L1和L2，则穿过线框的磁通量为_，若将线框以ab边为轴转动90，此时穿过线框的磁通量为_解析根据磁通量的公式得BSBL1L2；线框以ab边为轴转动90后，没有磁感线穿过线圈，磁通量为零答案BL1L20 命题视角2磁通量变化量的理解磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线框abcd共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量的变化量分别为1和2，则()A12B12C12D无法确定1和2的大小关系解题探究 两种情况下线框在位置2的磁通量相同吗？解析第一次
6、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，1为前后两位置磁通量差的绝对值；第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧面穿入，2为前后两位置磁通量的绝对值之和，故12，选项C正确答案C 命题视角3磁通量及其变化量的综合应用如图所示的线框abcd面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成角，当线框以ab为轴顺时针转90到虚线位置时，试求： (1)初末位置穿过线框的磁通量大小1和2；(2)磁通量的变化量.解题探究 (1)初末位置磁场是否从同一面穿过？(2)初末位置垂直于B方向的投影面积是多大？解析(1)法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投
7、影，可得垂直于磁场方向的面积为SSsin ，所以1BSsin .在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SScos .由于磁感线从反面穿入，所以2BScos .法二：如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S的方向进行分解，得B上Bsin ，B左Bcos 所以1B上SBSsin .2B左SBScos .(2)开始时B与线框平面成角，穿过线框的磁通量1BSsin ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，2BScos .所以，21BScos BSsin
8、BS(cos sin )答案(1)BSsin BScos (2)BS(cos sin )(1)应用公式BS计算磁通量时，要注意各符号的物理意义及公式的适用条件(2)计算穿过某面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如例2中原磁通量1为正，当平面转过180后，磁通量2为负，磁通量的变化量12. 【通关练习】1.如图所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，穿过它们的磁通量分别为a、b、c，下列说法正确的是()AabbcCaccb解析：选B.当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈的向里的磁感线条数一样多，根据磁感线是闭合曲线的特点，可知向外的磁感线的条
9、数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此根据合磁通量的计算方法，应该是abc，选项B正确2.如图所示，一个100匝的线圈，其横截面积是边长为L0.20 m 的正方形，放在磁感应强度为B0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？解析：线圈横截面为正方形时的面积：S1L2(0.20)2 m24.0102 m2.1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb.截面形状为圆形时，其半径r.截面积大小S2 m2.穿过线圈的磁通量：2BS2 Wb2.55102 Wb.所以，磁通量的变化：2
10、1(2.552.0)102 Wb5.5103 Wb.答案：5.5103 Wb感应电流是否产生的判断学生用书P31感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化2判断穿过闭合电路的磁通量是否发生变化：穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：(1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动(2)线圈与磁体之间发生相对运动，或者磁场是由通电螺线管产生，而螺线管中的电流发生变化(3)磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化(4)磁感应强度B和线圈之间夹角发生变化，如线圈在磁场中转动等 命题视角1感应电流产生的条件关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是()A任一闭合回路在磁场中运动，闭合回路中就一定
11、会有感应电流B任一闭合回路在磁场中做切割磁感线运动，闭合回路中一定会有感应电流C穿过任一闭合回路的磁通量为零的瞬间，闭合回路中一定不会产生感应电流D无论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁感线条数发生了变化，闭合回路中一定会有感应电流解析只要穿过闭合回路的磁通量发生变化就一定会产生感应电流，而磁通量是穿过某一面积磁感线的净条数，选项D正确；闭合回路在磁场中运动，磁通量可能变化，也可能不变，选项A错误；闭合回路在磁场中做切割磁感线运动，磁通量可能变化，也可能不变，选项B错误；磁通量为零的瞬间不能说明闭合回路中的磁通量没有发生变化，选项C错误答案D 命题视角2对感应电流有无的判断下图中能产生感应电流的
12、是()解析根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流答案B 命题视角3感应电流产生条件的应用如图所示，线圈与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈与电流计G相连，线圈与线圈绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G中没有示数的是()A开关闭合瞬间B开关闭合稳定后C开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑动端D开关断开瞬间解题探究 (1)线圈中磁场方向怎样判断？(2)开关闭合(断开)瞬间、来回移动滑动变阻器滑动端，线圈中的磁通量怎样变化？解析开关闭合前，线圈、中
13、均无磁场，开关闭合瞬间，线圈中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈的磁通量从无到有，线圈中产生感应电流，电流计G有示数，A错；开关闭合稳定后，线圈中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈中无感应电流产生，电流计G无示数，B对；开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑动端，电阻变化，线圈中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈的磁通量也发生变化，线圈中有感应电流产生，电流计G有示数，C错；开关断开瞬间，线圈中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈的磁通量也从有到无，线圈中有感应电流产生，电流计G有示数，D错答案B在闭合回路中是否产生感应电流，取决
14、于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是取决于回路有无磁通量如例5中D项和例6中B项 (多选)如图所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是()A开关S接通的瞬间B开关S接通后，电路中电流稳定时C开关S接通后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D开关S断开的瞬间解析：选ACD.通电螺线管相当于电磁铁，当开关接通瞬间，螺线管产生了磁场，穿过闭合线圈A的磁通量从无到有，发生了变化，所以产生感应电流，A项对；开关断开瞬间，A中磁通量从有到无，发生了变化，有感应电流产生，D项对；开关S接通后，电流稳定时，A中有磁通量，但磁通量没有变化，所以不会有感应电流产生，B项错误；当滑
15、动变阻器触头滑动时，电流改变，通电螺线管的磁场改变，A中磁通量也随之改变，有感应电流产生，C项对随堂检测 学生用书P411820年奥斯特发现了电流的磁效应，震动了整个科学界，它证实电现象与磁现象是有联系的，从而在科学界引起了对称性的思考：既然电流能够引起小磁针的运动，那么为什么不能用磁铁使导线中产生电流呢？在众多科学家中，法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应规律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”真正联系起来在下面几个典型的实验设计思想中，所做的推论后来被实验否定的是()A既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止
16、的线圈中感应出电流B既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动的导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流解析：选A.法拉第经过研究发现引起感应电流的原因都与变化和运动有关，选项BCD中所叙述的思想都被实验证实，选项A中推论不成立2下列关于磁通量的说法中正确的有()A磁通量不仅有大小还有方向，所以磁通量是矢量B在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C磁通量
17、大，磁感应强度不一定大D把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量较在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处的大解析：选C.磁通量是标量，选项A错误根据BS，磁通量由磁感应强度B和磁感线垂直穿过的面积S决定，S大，不一定大，选项B错误大，B不一定大，选项C正确、选项D错误3如图所示为探究产生电磁感应现象条件的实验装置，下列情况不能引起电流计指针转动的是()A闭合开关瞬间B断开开关瞬间C闭合开关后拔出铁芯瞬间D闭合开关稳定后保持变阻器的滑片位置不变解析：选D.选项A、B、C都能使线圈B中磁通量发生变化，都能产生感应电流而引起电流计指针转动；选项D不能使线圈B中的磁通量发生改变，不能产生感
18、应电流，所以不能引起电流计指针转动4.如图所示，a、b、c三个环水平套在竖直条形磁铁外面，其中a和b两环大小相同，c环最大，a环位于N极处且与端面共面，b、c两环位于条形磁铁中部，三个环的圆心在磁铁的轴线上，则关于穿过三个环的磁通量大小，下列说法正确的是()Ac环最大，a与b环相同B三个环相同Cb环比c环大Da环一定比c环大解析：选C.条形磁铁磁场的磁感线分布特点是：在外部，两端密，中间疏；磁铁内、外磁感线条数相等穿过a、b、c三个环向上的磁通量相同，而向下的磁通量不同，故选项C正确，A、B错误；而穿过a、c两环的磁通量大小关系不确定，选项D错误5(多选)如图所示的实验中，在一个足够大的磁铁的
19、磁场中，如果AB沿水平方向运动速度的大小为v1，两磁极沿水平方向运动速度的大小为v2，则以下说法正确的是()A当v1v2，且方向相同时，可以产生感应电流B当v1v2，且方向相反时，可以产生感应电流C当v1v2时，方向相同或相反都可以产生感应电流D当v20时，v1的方向改为与磁感线的夹角为，且90，可以产生感应电流解析：选BCD.当v1v2，且方向相同时，二者无相对运动，AB不切割磁感线，回路中磁通量不变，回路中无感应电流，选项A错误；当v1v2，且方向相反时，则AB切割磁感线，穿过回路的磁通量变化，有感应电流产生，选项B正确；当v1v2时，无论方向相同或相反，二者都有相对运动，穿过回路的磁通量
20、都会发生变化，有感应电流产生，选项C正确；当v20，v1的方向与磁感线的夹角l，则导线框中不产生感应电流的时间应等于()A BC D解析：选C.当导线框刚刚完全进入磁场时至导线框刚刚出磁场时，穿过导线框的磁通量不发生变化，导线框中不会产生感应电流，对应的位移为(dl)，所以时间为t，选项C正确8.如图所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P，现用力从四周拉弹簧线圈，使线圈包围的面积变大，则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中，正确的是()A磁通量增大，有感应电流产生B磁通量增大，无感应电流产生C磁通量减小，有感应电流产生D磁通量减小，无感应电流产生解析：
21、选C.本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)磁通量是指穿过一个面的磁感线的多少，由于竖直向上的和竖直向下的磁感线要抵消一部分，当弹簧线圈P的面积扩大时，竖直向下的磁感线条数增加，而竖直向上的磁感线条数是一定的，故穿过这个面的磁通量将减小，回路中会有感应电流产生二、多项选择题9如图所示是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，AB是绕在软铁芯上的线圈，电流表与线圈组成一闭合回路下列说法正确的是()A当右边磁铁S极离开B端时，线圈中产生感应电流B当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流C当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流D当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流
22、解析：选ABD.当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，选项A、B正确；当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，选项C错误，选项D正确10.如图所示，开始时矩形导线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使导线框中产生感应电流，则下列办法可行的是()A将导线框向左拉出磁场B以ab边为轴转动(小于90)C以ad边为轴转动(小于60)D以bc边为轴转动(小于60)解析：选ABC.将导线框向左拉出磁场的过程中，导线框的bc边做切割磁感线的运动，或者说穿过导线框的磁通量减少，所以导线框中将产生感应电流，选项
23、A正确；当导线框以ab边为轴转动时，导线框的cd边的右半段在做切割磁感线的运动，或者说穿过导线框的磁通量在发生变化，所以导线框中将产生感应电流，选项B正确；当导线框以ad边为轴转动(小于60)时，穿过导线框的磁通量在减少，所以在这个过程中导线框中会产生感应电流，选项C正确；当导线框以bc边为轴转动时，转动的角度小于60，则穿过导线框的磁通量始终保持不变，所以在这个过程中导线框中不会产生感应电流，选项D错误三、非选择题11演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成)如图所示首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针_(填“有”或“无”)偏转；然后仍将线圈竖直放
24、置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针_(填“有”或“无”)偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针_(填“有”或“无”)偏转解析：判断有无感应电流发生的关键是判断闭合回路中磁通量是否变化地磁场在北半球的水平分量由南指向北，竖直分量向下首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，线圈中磁通量变化，有感应电流产生，屏幕上的电流指针有偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，线圈中磁通量不变化，无感应电流产生，电流指针无偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，线圈中磁通量不变化，无感应电流产生，电流指针无偏转答案：有无无12在研究电磁感应现象的实验中
25、，所用的器材如图所示它们是：电流计直流电源带铁芯的线圈A线圈B开关滑动变阻器(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出两种方法解析：(1)如图所示(2)将断开的开关闭合；将闭合的开关断开；闭合开关后，改变滑动变阻器滑片的位置；闭合开关后，将线圈A插入线圈B中；闭合开关后，将线圈A从线圈B中拔出答案：见解析13.如图所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adeb构成一个边长为L的正方形，开始时磁感应强度为B0.若从t0时刻起，磁感应强度逐渐减小，棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)?解析：要使电路中感应电流为零，只需穿过闭合电路的总磁通量不变，故BL(Lvt)B0L2所以B.答案：B
