資源簡介

第5章　第2節　電磁感應現象及其應用
選擇題1～10題，每小題7分，共70分。
基礎對點練
題組一　磁通量的理解和計算
1.(2024·陜西西安高二統考期末)將面積為0.5 m2的單線圈放在磁感應強度為2.0×10－2T的勻強磁場中，線圈平面垂直于磁場方向，如圖所示。穿過這個線圈的磁通量為(　　)
1.0×10－2Wb 1.0 Wb
5×10－3Wb 5×10－2Wb
2.利用智能手機中的傳感器和相關軟件可測量磁感應強度。如圖所示，在水平放置的手機上建立三維坐標系，手機顯示屏所在平面為xOy面，豎直向上為z軸正方向，測得Bx＝0、By＝28 μT、Bz＝－21 μT，手機顯示屏的面積約為0.01 m2，根據測量數據可知(　　)
測量地點位于赤道位置
通過手機顯示屏的磁通量約為2.8×10－7Wb
通過手機顯示屏的磁通量為3.5×10－7Wb
通過手機顯示屏的磁通量為2.1×10－7Wb
3.如圖所示，線圈a中通有逆時針方向的恒定電流，線圈b、c面積相等且與a共面，規定垂直紙面向里的磁通量為正，則(　　)
Φb＝Φc
通過線圈c的磁通量為負
Φb<Φc
通過線圈b的磁通量為負
4.(2023·陜西西安長安一中高二期末)如圖所示，匝數為N、面積為S的閉合線圈abcd水平放置，與磁感應強度為B的勻強磁場夾角為45°?，F將線圈以ab邊為軸順時針轉動90°，則該過程中線圈的磁通量變化量的大小為(　　)
NBS BS
NBS BS
題組二　電磁感應現象
5.將電池組、滑動變阻器、線圈A、線圈B、電流表及開關按圖示連接。線圈A放在線圈B中，開關閉合，將滑動變阻器的滑片P向右滑動時，電流表指針向左偏轉。下列操作中也能使電流表指針向左偏轉的是(　　)
向A中插入鐵芯
將A向上拔出
A、B保持相對靜止一起移動
斷開開關瞬間
6.(2024·浙江嘉興高二統考期末)空間某區域磁場的磁感線分布如圖所示，金屬線圈由位置Ⅰ水平向右移動到位置Ⅱ的過程中(　　)
空間的磁感應強度不變
穿過線圈的磁通量不變
線圈中有感應電流產生
若勻速移動，線圈中沒有感應電流產生
7.如圖所示，直導線MN豎直放置并通以向上的電流I，矩形金屬線框abcd與MN處在同一平面，邊ab與MN平行，則(　　)
線框向左平移時，線框中有感應電流
線框豎直向上平移時，線框中有感應電流
線框以MN為軸轉動時，線框中有感應電流
MN中電流突然變小時，線框中沒有感應電流
8.如圖所示，矩形線圈與磁場垂直，且一半在勻強磁場內，一半在勻強磁場外，下述過程中使線圈產生感應電流的是(　　)
以bc為軸轉動45° 以ad為軸轉動45°
線圈向下平移 線圈向上平移
9.下列四幅圖所描述的情境，能夠產生感應電流的是(　　)
A B
C D
綜合提升練
10.某同學在探究感應電流產生的條件時，制作了如圖所示的四種裝置。圖甲中矩形金屬線圈abcd與勻強磁場垂直，且一半在勻強磁場內，一半在勻強磁場外；圖乙中矩形金屬線圈efgh處于豎直面內，直導線MN與fg邊平行且與線圈平面共面，并通以向下的電流I；圖丙中螺線管通以大小為I的電流，其內部有一金屬圓環，圓環平面與螺線管軸線垂直；圖丁為一根長導線對折后繞成的螺線管，并通以大小為I的電流，其內部有一金屬圓環，圓環平面與螺線管軸線垂直。下列描述中，在線圈中能產生感應電流的是(　　)
圖甲中金屬線圈以bc為軸轉動60°
圖乙中金屬線圈以直導線MN為軸轉動
圖丙中電流I增大
圖丁中電流I增大
11.(6分)某實驗小組使用如圖所示的器材探究“電磁感應現象”中影響感應電流方向的因素。
(1)在圖中用實線代替導線完成實驗電路連接。(1分)
(2)連接好電路后，閉合開關，發現靈敏電流計G的指針向左偏了一下，保持開關閉合，依次進行以下操作：將鐵芯迅速插入線圈A時，靈敏電流計指針將向________(1分)(填“左”或“右”)偏；然后將滑動變阻器連入電路中的阻值調大，靈敏電流計指針將向________(2分)(填“左”或“右”)偏；將電源正負極調換，閉合開關瞬間，靈敏電流計指針將向________(2分)(填“左”或“右”)偏。
12.(12分)(2024·北京市懷柔區教科研中心高二期末)在圖中，線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上。請回答以下問題：
(1)(4分)當合上開關的一瞬間，線圈N里有沒有感應電流？說明理由；
(2)(4分)當線圈M里有恒定電流通過時，線圈N里有沒有感應電流？說明理由；
(3)(4分)當斷開開關的一瞬間，線圈N里有沒有感應電流？說明理由。
13.(12分)如圖所示，有一個100匝的正方形線圈，邊長為L＝0.20 m，放在磁感應強度為B＝0.50 T的勻強磁場中，線圈平面與磁場垂直。若將這個線圈的形狀由正方形改變成圓形(周長不變)，在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少？(計算結果保留2位有效數字)
第2節　電磁感應現象及其應用
1.A　[穿過這個線圈的磁通量為Φ＝BS＝2.0×10－2×0.5 Wb＝1.0×10－2Wb，故A正確。]
2.D　[由于Bz＝－21 μT，表明磁感應強度豎直方向上的分量不為零，而赤道上的地磁場方向沿水平方向，豎直方向上的分量為零，可知測量地點不是赤道位置，故A錯誤；根據磁通量的定義可知，通過手機顯示屏的磁通量約為Φ＝|Bz|S＝21×10－6×0.01 Wb＝2.1×10－7Wb，故B、C錯誤，D正確。]
3.D　[依題意，根據安培定則，可判斷知線圈a內部的磁感線垂直紙面向外，外部垂直紙面向里，則通過線圈b的磁通量為負，通過線圈c的磁通量為正，根據環形通電線圈空間磁感線的分布特點，可知穿過線圈c的磁感線的條數少于線圈b，即Φb>Φc，故D正確。]
4.B　[兩次情況下磁感線穿過線圈的面不同，設初位置時穿過線圈的磁通量為正，則初位置時Φ1＝(Bsin θ)S＝BS，轉過90°，到達末位置時Φ2＝(－Bcos θ)S＝－BS，初、末位置磁通量的變化量的大小為＝|Φ2－Φ1|＝BS，故B正確。]
5.A　[滑動變阻器的滑片P向右滑動時，回路中電阻減小，線圈A中電流增大，線圈A產生的磁場增強，通過線圈B的磁通量增加，電流表指針向左偏轉，說明當通過線圈B的磁通量增加時電流表指針向左偏轉，在A線圈中插入鐵芯，穿過B線圈的磁通量增大，線圈A產生的磁場增強，電流表指針向左偏轉，故A正確；將線圈A向上移動，通過線圈B的磁通量減小，電流表指針向右偏轉，故B錯誤；線圈A、B保持相對靜止一起移動，通過線圈B的磁通量沒有發生變化，則沒有感應電流產生，電流表指針靜止在中央，故C錯誤；斷開開關瞬間，線圈A產生的磁場減弱，通過線圈B的磁通量減小，則電流表指針向右偏轉，故D錯誤。]
6.C　[磁感線的疏密反映磁感應強度的大小，由圖可知空間的磁感應強度發生變化，A錯誤；由位置Ⅰ水平向右移動到位置Ⅱ的過程中，線圈面積不變，但磁感應強度發生變化，根據Φ＝BS可知穿過線圈的磁通量發生變化，B錯誤；無論是否勻速移動，由于穿過線圈的磁通量發生變化，則線圈中有感應電流產生，C正確，D錯誤。]
7.A　[由于導線周圍的磁場不均勻，線框向左平移時，通過線框的磁通量增加，線框中產生感應電流，故A正確；線框豎直向上平移及線框以MN為軸轉動時，磁通量不發生變化，無感應電流，故B、C錯誤；MN中電流突然變小時，線框所處的磁場強度變化，線框中磁通量變化，則有感應電流產生，故D錯誤。]
8.B　[以bc為軸轉動45°，則穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，選項A錯誤；以ad為軸轉動45°，則穿過線圈的磁通量減小，線圈中會產生感應電流，選項B正確；線圈向下平移或向上平移，則穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，選項C、D錯誤。]
9.B　[A中線圈沒有閉合，不能產生電流，故A錯誤；B中磁感應強度不變，回路中的面積增大，引起磁通量增大，可以產生感應電流，故B正確；C中穿過線圈的磁通量相互抵消，磁通量為0，不能產生感應電流，故C錯誤；D中穿過線圈的磁通量不發生變化，不能產生感應電流，故D錯誤。]
10.C　[圖甲中金屬線圈以bc為軸轉動60°，線圈平面的磁通量未發生變化，不產生感應電流，A錯誤；圖乙中金屬線圈以直導線MN為軸轉動，線圈平面內的磁感應強度不變，磁通量不變，不產生感應電流，B錯誤；圖丙中電流I增大，線圈內磁感應強度變大，磁通量發生變化，產生感應電流，C正確；圖丁中導線的纏繞方式，使得螺線管產生的磁感應強度的矢量和為零，則通過線圈的磁通量始終為零，不產生感應電流，D錯誤。]
11.(1)見解析圖　(2)左　右　右
解析　(1)實驗電路連接如圖所示。
(2)連接好電路后，閉合開關，發現靈敏電流計G的指針向左偏了一下，說明當穿過線圈B的磁通量增加時電流計的指針左偏；保持開關閉合，依次進行以下操作：將鐵芯迅速插入線圈A時，穿過線圈B的磁通量增加，靈敏電流計指針將向左偏；然后將滑動變阻器連入電路中的阻值調大，則回路中電流減小，則穿過線圈B的磁通量減小，靈敏電流計指針將向右偏；將電源正負極調換，閉合開關瞬間，磁場方向發生變化，則感應電流的方向也發生變化，則靈敏電流計指針將向右偏。
12.見解析
解析　(1)有感應電流；因為當合上開關的一瞬間，線圈M產生磁場，穿過線圈N的磁通量增加，線圈N里有感應電流。
(2)沒有感應電流；因為當線圈M里有恒定電流通過時，產生穩定的磁場，穿過線圈N的磁通量不變，沒有感應電流。
(3)有感應電流；因為當斷開開關的一瞬間，穿過線圈N的磁通量減小，線圈N里有感應電流。
13.增加了5.5×10－3Wb
解析　線圈是正方形時的面積為
S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2m2
穿過線圈的磁通量為
Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb
線圈形狀為圓形時，其半徑r＝＝
面積大小S2＝π＝ m2
穿過線圈的磁通量為
Φ2＝BS2＝0.50×Wb＝2.55×10－2Wb
所以，磁通量的變化量為
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節　電磁感應現象及其應用
學習目標　1.理解磁通量的概念，并進行相關計算。2.知道什么是電磁感應現象，什么是感應電流。了解法拉第的貢獻。3.通過實驗探究，理解產生感應電流的條件。4.了解電磁感應現象的應用。
知識點一　磁通量
（1）如圖所示，平面S在垂直于磁場方向上的投影面積為S′。若有n條磁感線通過S′，則通過面積S的磁感線有多少條？
（2）若磁場增強，即B增大，通過面積S的磁感線條數是否增多？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.磁通量
（1）定義：設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直、面積為S的平面，我們把磁感應強度B與面積S的乘積，稱為穿過這個平面的磁通量，簡稱磁通。
注：磁通量可以形象地理解為“穿過一個閉合電路的磁感線的條數”。
（2）定義式：Φ＝　　　　，此公式的適用條件：①　　　　磁場；②磁感線與平面　　　　。
（3）單位：國際單位是　　　　，簡稱韋，符號為Wb。1 Wb＝1 T·m2。
2.磁通密度：由φ＝BSn可以得出B＝，這表示磁感應強度在數值上等于穿過垂直于磁感線的單位面積的磁通量，人們還把磁感應強度稱為　　　　　　，單位是Wb/m2。
3.勻強磁場中磁通量的計算
（1）B與S垂直時：Φ＝BS。B指勻強磁場的磁感應強度，S為線圈的面積。
（2）B與S不垂直時：Φ＝BS⊥。S⊥為線圈在垂直于磁場方向上的投影面積，如圖所示，Φ＝BSsin θ。
注意：S為磁場區域面積。
（3）討論：當α＝0°時，B與S平行，Φ＝0。
當α＝90°時，B與S垂直，Φ最大。
當0°<α<90°時，0<Φ4.磁通量的變化量ΔΦ
磁通量的變化量大小等于末狀態的磁通量減去初狀態的磁通量的絕對值。磁通量的變化一般有三種情況（S為平面在垂直磁場方向的投影面積）：
（1）B不變，S變化，則ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|B·ΔS|。
（2）B變化，S不變，則ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|ΔB·S|。
（3）當B和S同時變化時，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
例1 如圖甲所示，虛線框內有勻強磁場，1和2為垂直磁場方向放置的兩個圓環，分別用Φ1和Φ2表示穿過兩圓環的磁通量；如圖乙所示，兩同心圓環A和B處在同一平面內，B的半徑小于A的半徑，一條形磁鐵的軸線與圓環平面垂直，穿過兩圓環的磁通量大小為ΦA與ΦB。則有（　?。?br/>A.Φ1>Φ2　ΦA>ΦB B.Φ1＝Φ2　ΦA<ΦB
C.Φ1<Φ2　ΦA＝ΦB D.無法比較
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
對磁通量的理解
（1）磁通量是標量，但是有正負。磁通量的正負不代表大小，只表示磁感線是怎樣穿過平面的。即若以向里穿過某平面的磁通量為正，則向外穿過這個平面的磁通量為負。若穿過某平面的磁感線既有穿出，又有穿入，則穿過該平面的合磁通量為磁感線的凈條數。
（2）磁通量與線圈的匝數無關，也就是說磁通量的大小不受線圈匝數的影響。同理，磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受線圈匝數的影響。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ時，不必考慮線圈匝數n?！　?br/>訓練1 如圖所示，勻強磁場沿水平方向，矩形線框與磁場的夾角為α＝30°，已知磁感應強度大小為B＝2.0 T，ab＝0.2 m，bc＝0.3 m，現使線框由圖示位置繞ab邊沿逆時針方向轉過90°。取圖中磁通量的方向為正，則穿過線框磁通量的變化量為（　?。?br/>A.0.06（－1）Wb B.0.06（＋1）Wb
C.0.12 Wb D.0.12 Wb
知識點二　電磁感應現象
　　　　　　　　　　　　　　　　
如圖所示，原線圈（小螺線管）接電源、開關和滑動變阻器，副線圈（大螺線管）接電流表，按照表中實驗操作進行實驗，觀察有無感應電流產生，完成下表。
實驗操作 實驗現象(線圈B中有無電流) 分析論證
開關閉合瞬間 ①________ 線圈B中磁場⑤________時，線圈B中有感應電流；磁場⑥________時，線圈B中無感應電流
開關斷開瞬間 ②________
開關保持閉合，滑動變阻器滑片不動 ③________
開關保持閉合，迅速移動滑動變阻器的滑片 ④________
1.探究感應電流產生的條件
實驗1　如圖甲所示，導體AB做切割磁感線運動時，回路中　　　　電流產生，而導體AB順著磁感線運動時，回路中　　　　電流產生。
甲
實驗2　如圖乙所示，當條形磁鐵插入或抽出線圈時，線圈中　　　　電流產生，但條形磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中　　　　電流產生。
實驗3　如圖丙所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，當開關S閉合或斷開時，電流表中　　　　電流通過；若開關S一直閉合，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中　　　　電流。
總結：產生感應電流的條件：只要穿過閉合回路的磁通量發生變化，閉合回路中就會產生電流。
2.電磁感應
因穿過閉合回路的　　　　變化而產生電流的現象稱為電磁感應，所產生的電流稱為　　　　　　。
3.電磁感應的應用
（1）計算機磁盤與磁記錄。磁除了可用來記錄　　　　、　　　　等數字信息外，還可以用來記錄其他信息。
（2）無線充電：利用電磁感應制成手機無線充電裝置。
（3）動圈式話筒：話筒是把　　　　轉化為　　　　的裝置。
【思考】 閉合線圈做切割磁感線運動，一定能產生感應電流嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 （2024·福建莆田一中高二期末）如圖是探究電磁感應產生條件的實驗器材。
（1）請在圖中用實線代替導線把它們連成完整的實驗電路。
（2）下列哪些方法可以使靈敏電流計的指針發生偏轉　　　　。
A.閉合開關的瞬間
B.保持開關閉合，螺線管A放在螺線管B中不動，滑動變阻器的滑片也保持不動
C.保持開關閉合，將螺線管A從螺線管B中迅速抽出
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 （2024·貴州黔西高二?？迹┫铝虚]合導線框中能夠產生感應電流的是（　　）
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
判斷回路中是否產生感應電流的思路
　　
訓練2 如圖所示，甲圖中金屬線框平面與磁感線始終垂直；乙圖中通電導線中的電流恒定，金屬線框的轉軸MN與通電直導線平行；丙圖中金屬框架水平，磁場豎直向下。以下幾種情況中，對于感應電流分析正確的是 （　　）
A.甲圖中金屬線框勻加速向右運動，線框中一定有感應電流
B.乙圖中金屬線框繞MN勻速轉動，線框中一定有感應電流
C.丙圖中磁感應強度逐漸減弱（未減至0）的過程中，金屬棒MN在水平金屬框架上向右勻速運動，回路中一定有感應電流產生
D.甲、乙、丙中都不會產生感應電流
隨堂對點自測
1.（磁通量的理解）（多選）下列關于磁通量的說法正確的是（　　）
A.磁通量是反映磁場強弱和方向的物理量
B.穿過某一與磁場方向垂直、面積一定的平面的磁通量可理解為穿過此面積的磁感線的條數
C.在磁場中所取的平面面積越大，穿過該平面的磁通量越大
D.穿過任何封閉曲面的磁通量一定為零
2.（磁通量的計算）面積為S的線圈處于磁感應強度為B的勻強磁場中，當線圈平面從與磁場方向垂直轉動到與磁場方向夾角為θ時，此過程中穿過該線圈的磁通量變化量大小為（　　）
A.BScos θ B.BSsin θ
C.BS（1－cos θ） D.BS（1－sin θ）
3.（感應電流產生的判定）（2024·福建省南安市僑光中學校聯考）如圖所示，圓形線框在勻強磁場中所做的各種運動，能夠產生感應電流的是（　?。?br/>第2節　電磁感應現象及其應用
知識點一
導學
提示　(1)n條　(2)B增大時，通過面積S的磁感線條數增多
知識梳理
1.(2)BS?、賱驈姟、诖怪薄?3)韋伯　2.磁通密度
例1 B　[對于圖甲，圓環1內有磁場，圓環1以外與圓環2以內的部分沒有磁場，所以圓環1和圓環2的磁通量是相等的，即Φ1＝Φ2。對于圖乙，根據磁感線的分布情況可知，磁鐵內部穿過環面的磁感線方向向上，外部磁感線方向向下。由于磁感線是閉合曲線，磁鐵內部的磁感線條數等于磁鐵外部磁感線的總條數，而磁鐵外部磁感線分布在無限大的空間，所以穿過環面的磁鐵外部向下的磁感線將磁鐵內部向上的磁感線抵消一部分，圓環B的面積小，抵消較少，則磁通量較大，所以ΦA<ΦB。故選項B正確。]
訓練1 A　[開始穿過線框的磁通量為Φ1＝BSsin α＝2.0×0.2×0.3× Wb＝0.06 Wb，線框由圖示位置繞ab邊沿逆時針方向轉過90°時穿過線框的磁通量為Φ2＝BSsin＝2.0×0.2×0.3× Wb＝0.06 Wb，則穿過線框磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ2－Φ1＝0.06Wb，故A正確。]
知識點二
導學
提示　①有?、谟小、蹮o　④有?、葑兓、薏蛔?br/>知識梳理
1.有　無　有　無　有　有　2.磁通量　感應電流　3.(1)聲音　影像　(3)聲音　電信號
[思考]
提示　閉合線圈做切割磁感線運動，磁通量不一定變化。
例2 (1)見解析圖　(2)AC
解析　(1)將靈敏電流計與大螺線管B組成閉合回路，電源、開關、小螺線管A組成閉合回路，電路圖如圖所示
(2)閉合開關的瞬間，螺線管A的磁場發生變化，穿過螺線管B的磁通量發生變化，螺線管B中產生感應電流，靈敏電流計指針偏轉，故A正確；保持開關閉合，螺線管A放在螺線管B中不動，滑動變阻器的滑片也保持不動，螺線管B的磁通量不發生變化，螺線管B中不產生感應電流，靈敏電流計指針不偏轉，故B錯誤；保持開關閉合，將螺線管A從螺線管B中迅速抽出，螺線管B的磁通量發生變化，螺線管B中產生感應電流，靈敏電流計指針偏轉，故C正確。
例3 B　[A圖中線圈向右移動時，穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，選項A錯誤；B圖中線圈轉動時，穿過線圈的磁通量不斷變化，會產生感應電流，選項B正確；C圖中線圈向上移動時，穿過線圈的磁通量總為零，不會產生感應電流，選項C錯誤；D圖中線圈向上移動時，穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，選項D錯誤。]
訓練2 B　[甲圖中電路閉合，但磁通量不變，沒有感應電流產生，故A錯誤；乙圖中金屬線框繞MN勻速轉動，磁通量時刻變化，能產生感應電流，故B正確；丙圖中電路閉合，面積增大，磁感應強度減弱，無法判斷磁通量的變化，故無法判斷是否有感應電流產生，故C錯誤；由以上分析可知，D錯誤。]
隨堂對點自測
1.BD　[磁通量Φ可以理解為穿過磁場中某一面積的磁感線的條數，Φ只有大小，沒有方向，是標量，A錯誤，B正確；磁通量Φ＝BScos α，α表示S與垂直于B的平面間的夾角，所以面積S大，磁通量Φ不一定大，C錯誤；由于磁感線是閉合曲線，所以只要有磁感線穿入封閉曲面(如一個球面)，則該磁感線必然從該曲面穿出，即磁通量一定為零，D正確。]
2.D　[線圈平面與磁場方向垂直時的磁通量Φ1＝BS，線圈平面與磁場方向夾角為θ時的磁通量Φ2＝BSsin θ，磁通量的變化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(1－sin θ)，故D正確。]
3.A　[A中線圈繞OO′轉動時，磁通量不斷變化，會產生感應電流，故A正確；B中線圈向右勻速平動時，穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，故B錯誤；C中線圈繞O點轉動時，磁通量不變，不會產生感應電流，故C錯誤；D中線圈繞OO′轉動時，磁通量始終為零，不會產生感應電流，故D錯誤。](共52張PPT)
第2節　電磁感應現象及其應用
第5章　初識電磁場與電磁波
1.理解磁通量的概念，并進行相關計算。
2.知道什么是電磁感應現象，什么是感應電流。了解法拉第的貢獻。
3.通過實驗探究，理解產生感應電流的條件。
4.了解電磁感應現象的應用。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　電磁感應現象
知識點一　磁通量
知識點一　磁通量
(1)如圖所示，平面S在垂直于磁場方向上的投影面積為S′。若有n條磁感線通過S′，則通過面積S的磁感線有多少條？
(2)若磁場增強，即B增大，通過面積S的磁感線條數是否增多？
提示　(1)n條　(2)B增大時，通過面積S的磁感線條數增多
1.磁通量
(1)定義：設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直、面積為S的平面，我們把磁感應強度B與面積S的乘積，稱為穿過這個平面的磁通量，簡稱磁通。
注：磁通量可以形象地理解為“穿過一個閉合電路的磁感線的條數”。
(2)定義式：Φ＝______，此公式的適用條件：①______磁場；②磁感線與平面______。
(3)單位：國際單位是______，簡稱韋，符號為Wb。1 Wb＝1 T·m2。
BS
勻強
垂直
韋伯
磁通密度
3.勻強磁場中磁通量的計算
(1)B與S垂直時：Φ＝BS。B指勻強磁場的磁感應強度，S為線圈的面積。
(2)B與S不垂直時：Φ＝BS⊥。S⊥為線圈在垂直于磁場方向上的投影面積，如圖所示，Φ＝BSsin θ。
注意：S為磁場區域面積。
(3)討論：當α＝0°時，B與S平行，Φ＝0。
當α＝90°時，B與S垂直，Φ最大。
當0°<α<90°時，0<Φ4.磁通量的變化量ΔΦ
磁通量的變化量大小等于末狀態的磁通量減去初狀態的磁通量的絕對值。磁通量的變化一般有三種情況(S為平面在垂直磁場方向的投影面積)：
(1)B不變，S變化，則ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|B·ΔS|。
(2)B變化，S不變，則ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|ΔB·S|。
(3)當B和S同時變化時，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
B
例1 如圖甲所示，虛線框內有勻強磁場，1和2為垂直磁場方向放置的兩個圓環，分別用Φ1和Φ2表示穿過兩圓環的磁通量；如圖乙所示，兩同心圓環A和B處在同一平面內，B的半徑小于A的半徑，一條形磁鐵的軸線與圓環平面垂直，穿過兩圓環的磁通量大小為ΦA與ΦB。則有(　　)
A.Φ1>Φ2　ΦA>ΦB B.Φ1＝Φ2　ΦA<ΦB
C.Φ1<Φ2　ΦA＝ΦB D.無法比較
解析　對于圖甲，圓環1內有磁場，圓環1以外與圓環2以內的部分沒有磁場，所以圓環1和圓環2的磁通量是相等的，即Φ1＝Φ2。對于圖乙，根據磁感線的分布情況可知，磁鐵內部穿過環面的磁感線方向向上，外部磁感線方向向下。由于磁感線是閉合曲線，磁鐵內部的磁感線條數等于磁鐵外部磁感線的總條數，而磁鐵外部磁感線分布在無限大的空間，所以穿過環面的磁鐵外部向下的磁感線將磁鐵內部向上的磁感線抵消一部分，圓環B的面積小，抵消較少，則磁通量較大，所以ΦA<ΦB。故選項B正確。
對磁通量的理解
(1)磁通量是標量，但是有正負。磁通量的正負不代表大小，只表示磁感線是怎樣穿過平面的。即若以向里穿過某平面的磁通量為正，則向外穿過這個平面的磁通量為負。若穿過某平面的磁感線既有穿出，又有穿入，則穿過該平面的合磁通量為磁感線的凈條數。
(2)磁通量與線圈的匝數無關，也就是說磁通量的大小不受線圈匝數的影響。同理，磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受線圈匝數的影響。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ時，不必考慮線圈匝數n?！　?br/>A
訓練1 如圖所示，勻強磁場沿水平方向，矩形線框與磁場的夾角為α＝30°，已知磁感應強度大小為B＝2.0 T，ab＝0.2 m，bc＝0.3 m，現使線框由圖示位置繞ab邊沿逆時針方向轉過90°。取圖中磁通量的方向為正，則穿過線框磁通量的變化量為(　　)
知識點二　電磁感應現象
如圖所示，原線圈(小螺線管)接電源、開關和滑動變阻器，副線圈(大螺線管)接電流表，按照表中實驗操作進行實驗，觀察有無感應電流產生，完成下表。
實驗操作 實驗現象(線圈B中有無電流) 分析論證
開關閉合瞬間 ①________ 線圈B中磁場⑤________時，線圈B中有感應電流；磁場⑥________時，線圈B中無感應電流
開關斷開瞬間 ②________
開關保持閉合，滑動變阻器滑片不動 ③________
開關保持閉合，迅速移動滑動變阻器的滑片 ④________
提示　①有?、谟小、蹮o?、苡小、葑兓? ⑥不變
1.探究感應電流產生的條件
實驗1　如圖甲所示，導體AB做切割磁感線運動時，回路中____電流產生，而導體AB順著磁感線運動時，回路中____電流產生。
有
無
甲
實驗2　如圖乙所示，當條形磁鐵插入或抽出線圈時，線圈中____電流產生，但條形磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中____電流產生。
有
無
實驗3　如圖丙所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，當開關S閉合或斷開時，電流表中____電流通過；若開關S一直閉合，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中____電流。
總結：產生感應電流的條件：只要穿過閉合回路的磁通量發生變化，閉合回路中就會產生電流。
有
有
2.電磁感應
因穿過閉合回路的________變化而產生電流的現象稱為電磁感應，所產生的電流稱為__________。
3.電磁感應的應用
(1)計算機磁盤與磁記錄。磁除了可用來記錄______、______等數字信息外，還可以用來記錄其他信息。
(2)無線充電：利用電磁感應制成手機無線充電裝置。
(3)動圈式話筒：話筒是把______轉化為________的裝置。
磁通量
感應電流
聲音
影像
聲音
電信號
【思考】 閉合線圈做切割磁感線運動，一定能產生感應電流嗎？
提示　閉合線圈做切割磁感線運動，磁通量不一定變化。
例2 (2024·福建莆田一中高二期末)如圖是探究電磁感應產生條件的實驗器材。
(1)請在圖中用實線代替導線把它們連成完整的實驗電路。
(2)下列哪些方法可以使靈敏電流計的指針發生偏轉________。
A.閉合開關的瞬間
B.保持開關閉合，螺線管A放在螺線管B中不動，滑動變阻器的滑片也保持不動
C.保持開關閉合，將螺線管A從螺線管B中迅速抽出
解析　(1)將靈敏電流計與大螺線管B組成閉合回路，電源、開關、小螺線管A組成閉合回路，電路圖如圖所示
(2)閉合開關的瞬間，螺線管A的磁場發生變化，穿過螺
線管B的磁通量發生變化，螺線管B中產生感應電流，
靈敏電流計指針偏轉，故A正確；保持開關閉合，螺線
管A放在螺線管B中不動，滑動變阻器的滑片也保持不動，螺線管B的磁通量不發生變化，螺線管B中不產生感應電流，靈敏電流計指針不偏轉，故B錯誤；保持開關閉合，將螺線管A從螺線管B中迅速抽出，螺線管B的磁通量發生變化，螺線管B中產生感應電流，靈敏電流計指針偏轉，故C正確。
答案　(1)見解析圖　(2)AC
B
例3 (2024·貴州黔西高二?？?下列閉合導線框中能夠產生感應電流的是(　　)
解析　A圖中線圈向右移動時，穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，選項A錯誤；B圖中線圈轉動時，穿過線圈的磁通量不斷變化，會產生感應電流，選項B正確；C圖中線圈向上移動時，穿過線圈的磁通量總為零，不會產生感應電流，選項C錯誤；D圖中線圈向上移動時，穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，選項D錯誤。
判斷回路中是否產生感應電流的思路
　
B
訓練2 如圖所示，甲圖中金屬線框平面與磁感線始終垂直；乙圖中通電導線中的電流恒定，金屬線框的轉軸MN與通電直導線平行；丙圖中金屬框架水平，磁場豎直向下。以下幾種情況中，對于感應電流分析正確的是 (　　)
A.甲圖中金屬線框勻加速向右運動，線框中一定有感應電流
B.乙圖中金屬線框繞MN勻速轉動，線框中一定有感應電流
C.丙圖中磁感應強度逐漸減弱(未減至0)的過程中，金屬棒MN在水平金屬框架上向右勻速運動，回路中一定有感應電流產生
D.甲、乙、丙中都不會產生感應電流
解析　甲圖中電路閉合，但磁通量不變，沒有感應電流產生，故A錯誤；乙圖中金屬線框繞MN勻速轉動，磁通量時刻變化，能產生感應電流，故B正確；丙圖中電路閉合，面積增大，磁感應強度減弱，無法判斷磁通量的變化，故無法判斷是否有感應電流產生，故C錯誤；由以上分析可知，D錯誤。
隨堂對點自測
2
BD
1.(磁通量的理解)(多選)下列關于磁通量的說法正確的是(　　)
A.磁通量是反映磁場強弱和方向的物理量
B.穿過某一與磁場方向垂直、面積一定的平面的磁通量可理解為穿過此面積的磁感線的條數
C.在磁場中所取的平面面積越大，穿過該平面的磁通量越大
D.穿過任何封閉曲面的磁通量一定為零
解析　磁通量Φ可以理解為穿過磁場中某一面積的磁感線的條數，Φ只有大小，沒有方向，是標量，A錯誤，B正確；磁通量Φ＝BScos α，α表示S與垂直于B的平面間的夾角，所以面積S大，磁通量Φ不一定大，C錯誤；由于磁感線是閉合曲線，所以只要有磁感線穿入封閉曲面(如一個球面)，則該磁感線必然從該曲面穿出，即磁通量一定為零，D正確。
D
2.(磁通量的計算)面積為S的線圈處于磁感應強度為B的勻強磁場中，當線圈平面從與磁場方向垂直轉動到與磁場方向夾角為θ時，此過程中穿過該線圈的磁通量變化量大小為(　　)
A.BScos θ B.BSsin θ
C.BS(1－cos θ) D.BS(1－sin θ)
解析　線圈平面與磁場方向垂直時的磁通量Φ1＝BS，線圈平面與磁場方向夾角為θ時的磁通量Φ2＝BSsin θ，磁通量的變化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(1－sin θ)，故D正確。
A
3.(感應電流產生的判定)(2024·福建省南安市僑光中學校聯考)如圖所示，圓形線框在勻強磁場中所做的各種運動，能夠產生感應電流的是(　　)
解析　A中線圈繞OO′轉動時，磁通量不斷變化，會產生感應電流，故A正確；B中線圈向右勻速平動時，穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，故B錯誤；C中線圈繞O點轉動時，磁通量不變，不會產生感應電流，故C錯誤；D中線圈繞OO′轉動時，磁通量始終為零，不會產生感應電流，故D錯誤。
課后鞏固訓練
3
A
題組一　磁通量的理解和計算
1.(2024·陜西西安高二統考期末)將面積為0.5 m2的單線圈放在磁感應強度為2.0×10－2T的勻強磁場中，線圈平面垂直于磁場方向，如圖所示。穿過這個線圈的磁通量為(　　)
基礎對點練
A.1.0×10－2Wb B.1.0 Wb
C.5×10－3Wb D.5×10－2Wb
解析　穿過這個線圈的磁通量為Φ＝BS＝2.0×10－2×0.5 Wb＝1.0×10－2Wb，故A正確。
D
2.利用智能手機中的傳感器和相關軟件可測量磁感應強度。如圖所示，在水平放置的手機上建立三維坐標系，手機顯示屏所在平面為xOy面，豎直向上為z軸正方向，測得Bx＝0、By＝28 μT、Bz＝－21 μT，手機顯示屏的面積約為0.01 m2，根據測量數據可知(　　)
A.測量地點位于赤道位置
B.通過手機顯示屏的磁通量約為2.8×10－7Wb
C.通過手機顯示屏的磁通量為3.5×10－7Wb
D.通過手機顯示屏的磁通量為2.1×10－7Wb
解析　由于Bz＝－21 μT，表明磁感應強度豎直方向上的分量不為零，而赤道上的地磁場方向沿水平方向，豎直方向上的分量為零，可知測量地點不是赤道位置，故A錯誤；根據磁通量的定義可知，通過手機顯示屏的磁通量約為Φ＝|Bz|S＝21×10－6×0.01 Wb＝2.1×10－7Wb，故B、C錯誤，D正確。
D
3.如圖所示，線圈a中通有逆時針方向的恒定電流，線圈b、c面積相等且與a共面，規定垂直紙面向里的磁通量為正，則(　　)
A.Φb＝Φc B.通過線圈c的磁通量為負
C.Φb<Φc D.通過線圈b的磁通量為負
解析　依題意，根據安培定則，可判斷知線圈a內部的磁感線垂直紙面向外，外部垂直紙面向里，則通過線圈b的磁通量為負，通過線圈c的磁通量為正，根據環形通電線圈空間磁感線的分布特點，可知穿過線圈c的磁感線的條數少于線圈b，即Φb>Φc，故D正確。
B
4.(2023·陜西西安長安一中高二期末)如圖所示，匝數為N、面積為S的閉合線圈abcd水平放置，與磁感應強度為B的勻強磁場夾角為45°。現將線圈以ab邊為軸順時針轉動90°，則該過程中線圈的磁通量變化量的大小為(　　)
A
題組二　電磁感應現象
5.將電池組、滑動變阻器、線圈A、線圈B、電流表及開關按圖示連接。線圈A放在線圈B中，開關閉合，將滑動變阻器的滑片P向右滑動時，電流表指針向左偏轉。下列操作中也能使電流表指針向左偏轉的是(　　)
A.向A中插入鐵芯
B.將A向上拔出
C.A、B保持相對靜止一起移動
D.斷開開關瞬間
解析　滑動變阻器的滑片P向右滑動時，回路中
電阻減小，線圈A中電流增大，線圈A產生的磁
場增強，通過線圈B的磁通量增加，電流表指針
向左偏轉，說明當通過線圈B的磁通量增加時電
流表指針向左偏轉，在A線圈中插入鐵芯，穿過B線圈的磁通量增大，線圈A產生的磁場增強，電流表指針向左偏轉，故A正確；將線圈A向上移動，通過線圈B的磁通量減小，電流表指針向右偏轉，故B錯誤；線圈A、B保持相對靜止一起移動，通過線圈B的磁通量沒有發生變化，則沒有感應電流產生，電流表指針靜止在中央，故C錯誤；斷開開關瞬間，線圈A產生的磁場減弱，通過線圈B的磁通量減小，則電流表指針向右偏轉，故D錯誤。
C
6.(2024·浙江嘉興高二統考期末)空間某區域磁場的磁感線分布如圖所示，金屬線圈由位置Ⅰ水平向右移動到位置Ⅱ的過程中(　　)
A.空間的磁感應強度不變 B.穿過線圈的磁通量不變
C.線圈中有感應電流產生 D.若勻速移動，線圈中沒有感應電流產生
解析　磁感線的疏密反映磁感應強度的大小，由圖可知空間的磁感應強度發生變化，A錯誤；由位置Ⅰ水平向右移動到位置Ⅱ的過程中，線圈面積不變，但磁感應強度發生變化，根據Φ＝BS可知穿過線圈的磁通量發生變化，B錯誤；無論是否勻速移動，由于穿過線圈的磁通量發生變化，則線圈中有感應電流產生，C正確，D錯誤。
A
7.如圖所示，直導線MN豎直放置并通以向上的電流I，矩形金屬線框abcd與MN處在同一平面，邊ab與MN平行，則(　　)
A.線框向左平移時，線框中有感應電流
B.線框豎直向上平移時，線框中有感應電流
C.線框以MN為軸轉動時，線框中有感應電流
D.MN中電流突然變小時，線框中沒有感應電流
解析　由于導線周圍的磁場不均勻，線框向左平移時，通過線框的磁通量增加，線框中產生感應電流，故A正確；線框豎直向上平移及線框以MN為軸轉動時，磁通量不發生變化，無感應電流，故B、C錯誤；MN中電流突然變小時，線框所處的磁場強度變化，線框中磁通量變化，則有感應電流產生，故D錯誤。
B
8.如圖所示，矩形線圈與磁場垂直，且一半在勻強磁場內，一半在勻強磁場外，下述過程中使線圈產生感應電流的是(　　)
A.以bc為軸轉動45° B.以ad為軸轉動45°
C.線圈向下平移 D.線圈向上平移
解析　以bc為軸轉動45°，則穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，選項A錯誤；以ad為軸轉動45°，則穿過線圈的磁通量減小，線圈中會產生感應電流，選項B正確；線圈向下平移或向上平移，則穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，選項C、D錯誤。
B
9.下列四幅圖所描述的情境，能夠產生感應電流的是(　　)
解析　A中線圈沒有閉合，不能產生電流，故A錯誤；B中磁感應強度不變，回路中的面積增大，引起磁通量增大，可以產生感應電流，故B正確；C中穿過線圈的磁通量相互抵消，磁通量為0，不能產生感應電流，故C錯誤；D中穿過線圈的磁通量不發生變化，不能產生感應電流，故D錯誤。
C
10.某同學在探究感應電流產生的條件時，制作了如圖所示的四種裝置。圖甲中矩形金屬線圈abcd與勻強磁場垂直，且一半在勻強磁場內，一半在勻強磁場外；圖乙中矩形金屬線圈efgh處于豎直面內，直導線MN與fg邊平行且與線圈平面共面，并通以向下的電流I；圖丙中螺線管通以大小為I的電流，其內部有一金屬圓環，圓環平面與螺線管軸線垂直；圖丁為一根長導線對折后繞成的螺線管，并通以大小為I的電流，其內部有一金屬圓環，圓環平面與螺線管軸線垂直。下列描述中，在線圈中能產生感應電流的是(　　)
綜合提升練
A.圖甲中金屬線圈以bc為軸轉動60°
B.圖乙中金屬線圈以直導線MN為軸轉動
C.圖丙中電流I增大
D.圖丁中電流I增大
解析　圖甲中金屬線圈以bc為軸轉動60°，線圈平面的磁通量未發生變化，不產生感應電流，A錯誤；圖乙中金屬線圈以直導線MN為軸轉動，線圈平面內的磁感應強度不變，磁通量不變，不產生感應電流，B錯誤；圖丙中電流I增大，線圈內磁感應強度變大，磁通量發生變化，產生感應電流，C正確；圖丁中導線的纏繞方式，使得螺線管產生的磁感應強度的矢量和為零，則通過線圈的磁通量始終為零，不產生感應電流，D錯誤。
11.某實驗小組使用如圖所示的器材探究“電磁感應現象”中影響感應電流方向的因素。
(1)在圖中用實線代替導線完成實驗電路連接。
(2)連接好電路后，閉合開關，發現靈敏電流
計G的指針向左偏了一下，保持開關閉合，
依次進行以下操作：將鐵芯迅速插入線圈A
時，靈敏電流計指針將向________(填“左”或“右”)偏；然后將滑動變阻器連入電路中的阻值調大，靈敏電流計指針將向________(填“左”或“右”)偏；將電源正負極調換，閉合開關瞬間，靈敏電流計指針將向________(填“左”或“右”)偏。
答案　(1)見解析圖　(2)左　右　右
解析　(1)實驗電路連接如圖所示。
(2)連接好電路后，閉合開關，發現靈敏電流計
G的指針向左偏了一下，說明當穿過線圈B的磁
通量增加時電流計的指針左偏；保持開關閉合，
依次進行以下操作：將鐵芯迅速插入線圈A時，穿過線圈B的磁通量增加，靈敏電流計指針將向左偏；然后將滑動變阻器連入電路中的阻值調大，則回路中電流減小，則穿過線圈B的磁通量減小，靈敏電流計指針將向右偏；將電源正負極調換，閉合開關瞬間，磁場方向發生變化，則感應電流的方向也發生變化，則靈敏電流計指針將向右偏。
12.(2024·北京市懷柔區教科研中心高二期末)在圖中，線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上。請回答以下問題：
(1)當合上開關的一瞬間，線圈N里有沒有感應電流？說明理由；
(2)當線圈M里有恒定電流通過時，線圈N里有沒有感應電流？說明理由；
(3)當斷開開關的一瞬間，線圈N里有沒有感應電流？說明理由。
答案　見解析
解析　(1)有感應電流；因為當合上開關的一瞬間，線圈M產生磁場，穿過線圈N的磁通量增加，線圈N里有感應電流。
(2)沒有感應電流；因為當線圈M里有恒定電流
通過時，產生穩定的磁場，穿過線圈N的磁通
量不變，沒有感應電流。
(3)有感應電流；因為當斷開開關的一瞬間，
穿過線圈N的磁通量減小，線圈N里有感應電流。
13.如圖所示，有一個100匝的正方形線圈，邊長為L＝0.20 m，放在磁感應強度為B＝0.50 T的勻強磁場中，線圈平面與磁場垂直。若將這個線圈的形狀由正方形改變成圓形(周長不變)，在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少？(計算結果保留2位有效數字)
答案　增加了5.5×10－3Wb
解析　線圈是正方形時的面積為S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2m2
穿過線圈的磁通量為Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb

展開更多......

收起↑