1、第一章 电 磁 感 应 1.电磁感应的发现 2.感应电流产生的条件 必备知识自主学习 一、电磁感应的发现 1.“电生磁”的发现:1820年,_发现了电流的磁效应。2.“磁生电”的发现:1831年,_发现了电磁感应现象。3.法拉第的分类:这些现象叫_,由电磁感应现象产生的电流叫_。奥斯特 法拉第 电磁感应 感应电流 4.电磁感应规律发现的意义:(1)电磁感应的发现,使人们发明了_,把机械能转化成电能;同时又使人 们发明了_,解决了电能远距离传输中能量大量损耗的问题。(2)使人们制造出了结构简单的感应电动机反过来把_转化成_。使 人类迈进了电气化时代。(3)电磁感应的发现不仅对物理学和现代技术的发
2、展做出了_贡献,而 且对整个现代文明的发展有着深刻的影响。发电机 变压器 电能 机械能 划时代的 二、探究感应电流产生的条件【情境思考】(1)图甲中,AB棒如何运动,灵敏电流计的指针才会摆动?(2)图乙中,有哪些方式可让灵敏电流计的指针摆动?提示:(1)左右摆动。(2)开关闭合或断开。A插入B中或从B中拔出。移动滑动变阻器的滑片。1.导体在磁场中做切割磁感线的运动:实验操作 实验现象(指针是否摆动)分析论证 导体棒静止 _ 当闭合电路的_在磁场 中做_磁感线运动时,电路中有 感应电流产生 导体棒平行 磁感线运动 _ 导体棒切割 磁感线运动 _ 不摆动 不摆动 摆动 一部分导体 切割 2.通过闭
3、合回路的磁场发生变化:实验操作 电流计指针摆动情况 分析论证 螺线管B 匝数少 螺线管B 匝数多 开关接通瞬间 _ _ 线圈B中_变化时有 感应电流产生,磁通量变 化越快,摆角_,电流 _,线圈B的匝数越多,摆动时角度越大,电流_ 电流稳定 _ _ 开关断开瞬间 _ _ A、B螺线管 相对运动 _ _ 滑片快速推动 _ _ 滑片缓慢推动 _ _ 摆动 摆动 不摆动 不摆动 摆动 摆动 摆动 摆动 摆动 摆动 摆动 摆动 磁通量 越大 越大 越大 3.感应电流产生的条件:大量实验证实,穿过_的磁通量_时,这个闭合电路中就有感应电流产生。闭合电路 发生变化 关键能力合作学习 知识点一 磁通量和磁通
4、量的变化 1.磁通量:(1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。(2)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。即若以向里穿过某面的磁通量为正,则向外穿过这个面的磁通量为负。(3)某面积内有相反方向的磁场时,分别计算不同方向的磁场的磁通量,然后规定某个方向的磁通量为正,反方向的磁通量为负,求其代数和。2.磁通量的计算:(1)B与S垂直时(匀强磁场中),=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(匀强磁场中),=BS。S为线圈在垂直磁场方向上的投影,S=Ssin,称之为有效面积,如图甲所示。也可写为=BS。B为磁感线B垂直线
5、圈平面方向上的分量,B=Bsin,如图乙所示。3.磁通量变化的四种情况:情况 图示举例 磁通量变化 B不变,S变化 =B S B变化,S不变化 =BS B变化,S也变化 =B2S2-B1S1 B不变,S不变,变化 =BS(sin 2-sin 1)(为闭合回路与磁场方向的夹角)【问题探究】(1)公式=BS的适用条件是什么?提示:磁场为匀强磁场。B与S要垂直。如果B与S不垂直,S投影到与B垂直的平面上(投影面积为S)或B分解为与S平行和垂直的分量B、B,则=BS=BS。S是指闭合回路中穿过的那部分有效面积,而不一定是线圈的面积。(2)、的大小与线圈的匝数有关吗?提示:无关。【典例示范】【典例】如图
6、所示,一个垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B1=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为2 cm。现于纸面内先后放上圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1 cm,10匝,B线圈半径为0.5 cm,20匝。则:(1)在磁感应强度减为B2=0.4 T的过程中,A线圈中的磁通量改变多少?(2)当磁场转过30角的过程中,B线圈中磁通量改变多少?【解题探究】(1)B变化,S不变化,磁通量变化为 =_。(2)B不变,S不变,变化(为闭合回路与磁场方向的夹角),磁通量变化为 =_。BS BS(sin 2-sin 1)【解析】(1)对A线圈:1A=B1 ,2A=B2 。磁通量改变量A=|2A-1A|
7、=(0.8-0.4)3.1410-4 Wb=1.25610-4 Wb。(2)对B线圈:1B=B r2,磁场转过30,线圈面积在垂直磁场方向的投影为 r2sin60,则 2B=B r2sin60,磁通量改变量 B=|2B-1B|=B r2(1-sin60)=0.83.14(510-3)2(1-0.866)Wb=8.41510-6 Wb。答案:(1)1.25610-4 Wb(2)8.41510-6 Wb 21r21r【素养训练】1.关于磁通量,下列说法正确的是()A.穿过某个面的磁通量为零,该处的磁感应强度也为零 B.穿过任一平面的磁通量越大,该处的磁感应强度也越大 C.穿过垂直于磁场方向的某个平
8、面的磁感线条数等于该处的磁感应强度 D.当闭合线圈平面跟磁场方向平行时,穿过这个线圈平面的磁通量一定为零【解析】选D。根据磁通量的计算公式:=BS(BS),式中的S为磁感线垂直穿过线圈的有效面积,当磁感线和线圈平行时,磁感应强度不为零,磁通量为零,A错误,D正确;磁通量大小不变,当磁感线和平面从平行位置变为相互垂直时,磁感应强度也增大,B错误;穿过垂直于磁场方向的某个平面的净磁感线条数等于该处的磁通量,C错误。故选D。2.(2020遵义高二检测)如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,磁通量发生变化的是()【解析】选B。线框在匀强磁场中运动时,穿过线框的磁感线条数不变,即磁通量不变,故A错误
9、。线框在磁场中转动时,穿过线框的磁通量发生变化,故B正确。线框与磁场平行,穿过线框的磁通量为零,当线框向右平动或斜向右上平动时,磁通量始终为零而没有变化,故C、D错误。故选B。3.一磁感应强度为B的匀强磁场,方向水平向右,一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置,平面abcd与竖直方向成 角,将abcd绕ad轴转180角,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为()A.0 B.2BS C.2BScos D.2BSsin 【解析】选C。开始时穿过线圈平面的磁通量为1=BScos,后来穿过线圈平面的磁通量为2=-BScos,则磁通量的变化量为=|2-1|=2BScos。【加固训练】如图所示,通有恒定电流的
10、导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由平移到,第二次将金属框绕cd边翻转到,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为 1和 2,则()A.1 2 B.1=2 C.1 2 D.不能判断【解析】选C。将金属框从平移到,磁感线是从金属框的同一面穿过的,所以=|-|=-;将金属框从绕cd边转到,磁感线分别是从金属框的正、反两面穿过的,所以2=|-|=+(以原来穿过的为正,则后来从另一面穿过的为负)。知识点二 感应电流的产生条件(1)不论什么情况,只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流。(2)只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的,穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。【典例示
11、范】【典例】在以下实验中,能观察到电流表指针偏转的是()A.把螺线管与电池两极连接,将绝缘直导线穿过螺线管,再在直导线两端连接电流表 B.用两根4 m的导线平行放置,在相隔约两张纸厚的距离,先把其中的一根导线接到电池的两端通电,再把另一根与电流表相连 C.先把磁极放入螺线管中,再让螺线管和电流表连接构成一个回路 D.把A、B两个线圈绕在同一个铁环上,A线圈接入电流表,B线圈接到电源上,在给B线圈通电或断电的瞬间【解析】选D。将一螺线管两端与电池连接,再把一根导线引进螺线管中并与电流计相连,由于螺线管中的电流不变,产生的磁场不变,穿过绝缘直导线与电流表的回路磁通量不变,则没有感应电流产生,故A错
12、误;与电池相连的导线中的电流不变,产生的磁场不变,穿过另一直导线与电流表的回路磁通量不变,则没有感应电流产生,故B错误;先把磁极放入螺线管中,再让螺线管和电流表连接构成一个回路,由于螺线管中的磁通量不变,所以没有感应电流产生,故C错误;在给B线圈通电或断电的瞬间,B线圈中的电流发生变化,产生的磁场发生变化,穿过A线圈和电流表组成的回路磁通量发生变化,所以有感应电流产生,故D正确。故选D。【规律方法】判断感应电流有无的方法(1)确定研究的闭合回路。(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量。【素养训练】1.(2020浦东高二检测)如图,金属线框abcd的平面与匀强磁场方向垂直,将线框从实
13、线位置向右移动到虚线位置的过程中,框内()A.先有感应电流,后无感应电流 B.始终存在感应电流 C.先无感应电流,后有感应电流 D.始终不存在感应电流【解析】选C。闭合回路磁通量发生变化,产生感应电流,在bc边未出磁场前,回路磁通量不变,没有感应电流,当bc边出磁场后,回路磁通量减小,产生感应电流,所以先无感应电流,后有感应电流,A、B、D错误,C正确。2.如图所示,某同学把磁铁插入线圈时,发现电流计的指针会发生偏转,当磁铁()A.静止在线圈中,电流计指针不会偏转 B.静止在线圈中,电流计指针会偏转 C.从线圈中抽出时,电流计指针不会偏转 D.从线圈中抽出时,抽出越快电流计指针偏转幅度越小【解
14、析】选A。当磁铁静止在线圈中时,磁通量不发生变化,没有感应电流,电流计指针不会偏转,A正确,B错误;当磁铁从线圈中抽出时,有磁通量的变化,会产生感应电流,电流计指针会偏转,C错误;当磁铁从线圈中抽出时,抽出越快,磁通量变化越快,感应电流越大,电流计指针偏转幅度越大,D错误。故选A。3.下列各图中,线框中能产生感应电流的是()【解析】选C。产生感应电流的条件有两个,一是闭合回路,二是穿过闭合回路的磁通量发生变化,A、B选项中闭合线框中的磁通量未改变,所以不会产生感应电流,故A、B错误;C选项中闭合线框中磁通量发生改变,可以产生感应电流,故C正确;D选项中线框不闭合,不可以产生感应电流,故D错误。
15、故选C。【加固训练】1.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.穿过闭合电路的磁通量不为零,闭合电路中就一定产生感应电流 D.无论什么方法,只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合电路中就一定产生感应电流【解析】选D。导体在磁场中运动时,不一定有闭合回路,同时回路中磁通量不一定发生变化,故导体中不一定有感应电流,故A错误;导体在磁场中做切割磁感线运动,磁通量不一定发生变化,不一定产生感应电流,故B错误;根据感应电流产生的条件,不管用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感
16、应电流,闭合电路放在磁场中,或在磁场中运动,磁通量不一定发生变化,不一定会产生感应电流,故C错误,D正确。所以D正确,A、B、C错误。2.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化 C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接。往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化 D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化【解析】选D。电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化,同时满
17、足,电路中才会产生感应电流,本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化,并不满足产生感应电流的条件,故都不正确。C 选项中磁铁插入线圈时,虽有短暂电流产生,但未能及时观察,C项错误。在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量发生变化,产生感应电流,因此D项正确。【拓展例题】考查内容:感应电流产生条件的实验探究【典例】一位同学按照如图所示连接电路,演示如下操作,并观察电流表指针的位置变化情况,根据所学知识,你来分析一下电流表指针位置的变化情况以及发生这种情况的原因。(1)让插有软铁芯的螺线管A的轴线与线圈C的平面共面,闭合开关。(2)让螺线管A的轴线和线圈C的平面垂直,闭合开关。【解析
18、】(1)中的闭合线圈,虽然磁场发生了变化,但是磁通量在开关闭合前后没有发生变化,大小都是零,所以没有感应电流产生。(2)中磁场发生了变化,线圈C中的磁通量在开关闭合前后发生变化,故有感应电流产生。答案:见解析【课堂回眸】课堂检测素养达标 1.如图所示,长直导线通有向右的电流I,金属线圈垂直放置于直导线正下方,线圈中心轴线与直导线重合,线圈直径与直导线重合,线圈与直导线共面且放置于直导线正下方。在电流I均匀减小的过程中()A.线圈中磁通量减小 B.线圈中磁通量减小 C.线圈中没有磁感线穿过 D.线圈中磁通量减小产生感应电流【解析】选D。电流的方向向右,由安培定则可知,线圈与的方向与磁场的方向平行
19、,所以穿过线圈、的磁通量始终都等于0,故A、B错误;上下两侧的磁场大小是对称的,但方向相反,所以穿过线圈的磁通量也始终等于0,故C错误;根据安培定则可知,穿过线圈的磁通量方向向里,当电流减小时,线圈中磁通量减小,则产生感应电流,故D正确。故选D。2.下列图中能产生感应电流的是()【解析】选B。A图中线圈不闭合,不会产生感应电流,选项A错误;B图中两导线运动时闭合回路的磁通量变大,有感应电流产生,选项B正确;C图中线圈运动时磁通量不变,不会产生感应电流,选项C错误;D图中线圈运动时磁通量不变,不会产生感应电流,选项D错误;故选B。3.如图所示,在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环。以下
20、判断中正确的是()A.释放圆环,环下落过程中产生感应电流 B.释放圆环,环下落过程中无感应电流 C.释放圆环,环下落过程中感应电流大小不变 D.释放圆环,环下落过程中感应电流逐渐增大【解析】选B。圆环竖直向下运动时,通过圆环的磁通量始终为零,不产生感应电流,故A、C、D错误,B正确。故选B。4.在如图所示的实验中,能在线圈中产生感应电流的是()A.磁铁N极停在线圈中 B.磁铁S极停在线圈中 C.磁铁静止在线圈左侧 D.磁铁从线圈内抽出的过程【解析】选D。磁铁N极停在线圈中,穿过线圈的磁通量不变,不能产生感应电流,故A错误。磁铁S极停在线圈中,穿过线圈的磁通量不变,不能产生感应电流,故B错误。磁
21、铁静止在线圈左侧,穿过线圈的磁通量不变,不能产生感应电流,故C错误。磁铁从线圈内抽出的过程,穿过线圈的磁通量减小,能产生感应电流,故D正确。5.(2020咸阳高二检测)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用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是 ()A.线圈A和电池连接瞬间,小磁针会偏转 B.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不偏转 C.线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏转 D.用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针会偏转【解析】选A。电磁感应现象发生的条件是:闭合导体回路,磁通
22、量发生改变,据此分析。线圈A和电池连接瞬间,A中电流从无到有,电流发生变化,则在线圈B中感应出感应电流,从而产生感应磁场,小磁针偏转,同理线圈A和电池断开瞬间,小磁针也会偏转,故A正确,B错误。线圈中有无感应电流,与线圈匝数的多少无关,故C错误;小磁针能否偏转,与是否有感应电流有关,与电池的节数无关,故D错误;故选A。6.如图所示,有一个面积S=400 cm2的正方形abcd,平面与竖直方向的夹角=60,放在磁感应强度为B=0.50 T 的水平匀强磁场中,则穿过正方形的磁通量是多少?【解析】线圈在垂直B方向上的有效面积 S=Scos=0.04cos 60 m2=0.02 m2 穿过正方形的磁通
23、量=BS=0.50.02 Wb=0.01 Wb。答案:0.01 Wb 课时素养评价 一 电磁感应的发现 感应电流产生的条件【基础达标】(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.下列现象中,属于电磁感应现象的是()A.小磁针在通电导线附近发生偏转 B.通电线圈在磁场中转动 C.因闭合线圈在磁场中运动而产生电流 D.磁铁吸引小磁针【解析】选C。电磁感应是指“磁生电”的现象,而小磁针和通电线圈在磁场中转动反映了磁场力的性质,所以A、B、D不是电磁感应现象,C是电磁感应现象。2.磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框
24、abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,则感应电流的产生情况为()A.一直没有 B.一直有 C.进入磁场和出磁场时有 D.无法判断【解析】选C。导线框进入磁场阶段,穿过导线框的磁通量增加,导线框中将产生感应电流。导线框在磁场中运动阶段,穿过导线框的磁通量保持不变,无感应电流产生;导线框离开磁场阶段,穿过导线框的磁通量减小,导线框中将产生感应电流。故A、B、D错误,C正确;故选C。3.(2020青岛高二检测)如图所示是等腰直角三棱锥,其中侧斜面abcd为边 长为L的正方形,abfe和ade均为竖直面,dcfe为水平面。将此等腰直角三棱锥 按图示方式放置于竖直向下、磁感应强度为B的匀强
25、磁场中,下列说法中正确 的是()A.通过abcd面的磁通量大小为BL2 B.通过dcfe面的磁通量大小为BL2 C.通过ade面的磁通量为零 D.通过abfe面的磁通量大小为BL2【解析】选C。通过abcd平面的磁通量大小为=BSsin45=BL2,A错误;dcfe平面是abcd平面在垂直磁场方向上的投影,所以磁通量大小为 BL2,B错 误;ade平面和abfe平面都与磁场平行,没有磁感线穿过这两个平面,所以磁通 量为零,C正确,D错误。22224.(多选)如图所示,将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端连接到灵敏电流计上,把线圈A放进线圈B的里面。下列说法正确的 是(
26、)A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针向相反的方向偏转 D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才会偏转【解析】选A、C。产生感应电流的条件是闭合电路的磁通量发生变化,指针偏 转时说明电路中产生了感应电流,将产生感应电流的情况与螺线管中磁场的变 化情况联系在一起即可得到答案。开关闭合后,线圈A插入或拔出时穿过B的磁 通量会发生变化,产生感应电流,都会引起电流计指针偏转,选项A正确;线圈A插 入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,穿过B的
27、磁通量会发生变化,产生感应电 流,电流计指针会偏转,选项B错误;线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬 间,穿过B的磁通量分别会增加和减小,磁通量的方向相同,会产生相反方向的 感应电流,电流计指针向相反的方向偏转,选项C正确;开关闭合后,滑动变阻器 的滑片P无论如何滑动,电路中电流都会变化,穿过B的磁通量会发生变化产生 感应电流,电流计指针会偏转,选项D错误;故选A、C。【加固训练】如图所示,在通电螺线管的外面套着一个闭合金属线圈P,当开关突然断开时,下列关于穿过线圈P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
28、 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】选C。通电螺线管断电后,磁感应强度变成零,故穿过这个面的磁通量将减小,回路中会有感应电流产生,故C正确。5.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,它们的磁通量分别为 a、b、c,下列说法中正确的是()A.a b b c C.a c c b 【解析】选B。当a中有电流通过时,穿过a、b、c三个闭合线圈向里的磁感线条数一样多,向外的磁感线条数c最多,其次是b,a中无向外的磁感线。因此,根据合磁通量的计算,应该是abc。6.如图所示,一根无限长通有电流的直导线旁边放一矩形线框abcd,直导线和
29、线框在同一平面内,若要使线框中有感应电流,线框要()A.静止不动 B.向下平动 C.以直导线为轴转动 D.向右平动【解析】选D。当线框静止不动时,穿过线框的磁通量没有变化,所以没有感应电流,故A错误;当线框向下平动时,穿过线框的磁通量没有变化,所以没有感应电流,故B错误;以直导线为轴转动,穿过线框的磁通量不变,则没有感应电流产生,故C错误;当线框向右平动时,穿过线框的磁通量减少,有感应电流产生,故D正确。故选D。【加固训练】如图,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,能使圆环中产生感应电流的做法是 ()A.使匀强磁场均匀减弱 B.保持圆环水平并在磁场中上下移动 C.保持圆环水平并在磁场中
30、左右移动 D.保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动【解析】选A。使匀强磁场均匀减弱,穿过线圈的磁通量减小,产生感应电流,故A正确;保持圆环水平,无论在磁场中上下移动、左右移动还是绕过圆心的竖直轴转动,穿过线圈的磁通量均不变,所以均不会产生感应电流,故B、C、D错误。二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值 计算的要注明单位)7.(12分)边长l=10 cm的正方形线框,固定在匀强磁场中,磁场方向与线圈平面 垂直,如图所示。磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+3t)(T),则 3 s内穿过 线圈的磁通量的变化量 为多少?【解题指南】解答本题需要把握以下两点
31、:(1)求磁通量的变化量,先要求出对应两个时刻的磁通量。(2)求某一时刻的磁通量,先要求出这一时刻对应的磁感应强度B和线框面积,还要明确它们之间的夹角。【解析】3 s内就是从0到3 s末,所以0 s末时磁感应强度为B1=(2+30)T=2 T 3 s末时的磁感应强度为B2=(2+33)T=11 T 所以 =BS=(11-2)0.12 Wb=910-2 Wb。答案:910-2 Wb 8.(12分)如图所示,有一个100匝的线圈,其横截面是边长为L=0.20 m的正方形,放在磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变),
32、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 S1=L2=(0.20)2 m2=4.010-2 m2 穿过线圈的磁通量 1=BS1=0.504.010-2 Wb=2.010-2 Wb 横截面形状为圆形时,其半径r=横截面积大小S2=()2=m2 穿过线圈的磁通量 2=BS2=0.50 Wb2.5510-2 Wb。所以,磁通量的变化=2-1=(2.55-2.0)10-2 Wb=5.510-3 Wb。答案:5.510-3 Wb 4L2L22L425425【能力提升】(15分钟40分)9.(7分)(2020南宁高二检测)绕在同一铁芯上的线圈、按如图所示方法连接,G为电流
33、计,则()A.开关S闭合瞬间,G的示数不为零 B.保持开关S闭合状态,G的示数不为零 C.保持开关S闭合,移动变阻器R0滑动触头的位置,G的示数为零 D.断开开关S的瞬间,G的示数为零【解析】选A。当闭合开关瞬间,线圈中有电流通过,电流从无到有,产生磁场,磁场也穿过线圈,线圈的磁通量从无到有,产生感应电流,G的示数不为零,故选项A正确;保持开关S闭合状态,中电流不变,穿过线圈中磁通量不变,没有感应电流产生,G的示数为零,故选项B错误;保持开关S闭合,移动变阻器R0滑动触头的位置,线圈中电流变化,产生磁场也变化,变化磁场也穿过线圈,线圈的磁通量变化,产生感应电流,则电流计G的示数不为零,故选项C
34、错误;断开开关S的瞬间,线圈中电流减小(从有到无),产生磁场也变化,变化磁场也穿过线圈,线圈的磁通量变化,产生感应电流,则电流计G的示数不为零,故选项D错误。10.(7分)有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具,模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合,如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置,线圈贴着模具上下移动的过程中,下列说法正确的是(地磁场很弱,可以忽略)()A.线圈切割磁感线,线圈中出现感应电流 B.线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流 C.由于线圈所在处的磁场是不均匀的,故不能判断线圈 中是否有电流产生 D.若线圈平面放置不水平,则移动过程中会产生感
35、应电流【解析】选B。若穿过线圈的磁通量变化就会产生感应电流,据此判断。线圈贴着模具上下移动的过程中,由穿过线圈的磁通量不变可知不会产生感应电流,选项A、C错误,B正确;若线圈平面放置不水平,则移动过程中由于穿过线圈的磁通量不变,也不会产生感应电流,选项D错误;故选B。11.(7分)随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机,大到电脑、电动汽车的充电,都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。如图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电,下列说法正确的是()A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B.只有将充电底座接到直流电源上
36、才能对手机进行充电 C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同 D.只要有无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电【解析】选C。无线充电的原理,其实就是电磁感应现象,而不是电流的磁效应,故A错误;发生电磁感应的条件是磁通量要发生变化,直流电无法产生变化的磁场,故不能接到直流电源上,故B错误;发生电磁感应时,两个线圈中交变电流的频率是相同的,故C正确;只有无线充电底座,手机内部没有能实现无线充电的接收线圈等装置,也不能进行无线充电,故D错误。12.(19分)一个单匝矩形线圈abcd,边长ab=30 cm,bc=20 cm,如图所示放在Oxyz坐标系内,线圈平面垂直于Oxy平面,与
37、Ox轴和Oy轴的夹角分别为=30和=60,匀强磁场的磁感应强度B=10-2 T。试计算:当磁场方向分别沿Ox、Oy、Oz方向时,穿过线圈的磁通量分别为多少。【解析】匀强磁场中穿过垂直于磁场方向、面积为S的平面的磁通量为=BS,题中磁场分别沿Ox、Oy、Oz方向时,分别找出矩形线圈在垂直于磁场方向上的 投影面积,就可直接用上述公式计算。矩形线圈的面积S=abbc=0.30 0.20 m2=610-2 m2。它在垂直于坐标轴上的投影面积的大小分别为 Sx=Scos=610-2 m2=310-2 m2,Sy=Scos=610-2 m2=3 10-2 m2,Sz=0。32123当磁感应强度B沿Ox方向时,穿过线圈的磁通量 x=BSx=10-2310-2 Wb=310-4 Wb。当磁感应强度B沿Oy方向时,穿过线圈的磁通量 y=BSy=10-23 10-2 Wb=3 10-4 Wb。当磁感应强度B沿Oz方向时,穿过线圈的磁通量 z=BSz=0。答案:x=310-4 Wb y=3 10-4 Wb z=0 333
