2024-2025學(xué)年高中物理第3章1電磁感應(yīng)現(xiàn)象學(xué)案新人教版選修1-1

PAGE6-一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺(jué)過(guò)程，體會(huì)人類探究自然規(guī)律的科學(xué)方法、科學(xué)看法和科學(xué)精神．2．知道磁通量概念，會(huì)比較“穿過(guò)不同閉合電路磁通量”的大小．(重點(diǎn))3．理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件．(重點(diǎn))4．駕馭產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件的應(yīng)用．(難點(diǎn))一、劃時(shí)代的發(fā)覺(jué)與磁通量1．受電流磁效應(yīng)的啟示，法拉第堅(jiān)信：電與磁有聯(lián)系，電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)也就肯定能產(chǎn)生電流．2．法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺(jué)進(jìn)一步揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間的親密聯(lián)系．3．磁通量：穿過(guò)一個(gè)閉合電路的磁感線的多少．二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象：由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象．2．感應(yīng)電流：由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流．3．產(chǎn)生條件：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變更，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．1．思索推斷(1)奧斯特發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象． (×)(2)法拉第發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象． (√)(3)法拉第完成了“由磁產(chǎn)生電”的設(shè)想． (√)(4)閉合電路中的磁通量發(fā)生變更就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流． (√)(5)閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流． (×)(6)只要電路中磁通量發(fā)生變更，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生． (×)2．關(guān)于磁通量的概念，下列說(shuō)法正確的是()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方，穿過(guò)線圈的磁通量也越大B．穿過(guò)線圈的磁通量為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度肯定為零C．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大、線圈面積越大，則磁通量越大D．穿過(guò)線圈的磁通量大小可以用穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)來(lái)衡量D[假如要探討的面與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向平行，磁感應(yīng)強(qiáng)度雖大，但磁通量仍為零，A、C選項(xiàng)錯(cuò)；穿過(guò)某一面積的磁通量為零，可以是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與此面平行，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不肯定為零，故B選項(xiàng)錯(cuò)．]3．面積是S的矩形導(dǎo)線框，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向平行，如圖所示，則穿過(guò)導(dǎo)線框所圍面積的磁通量為()A．eq\f(B,S)B．eq\f(S,B)C．BSD．0D[線框平面與磁場(chǎng)方向平行，沒(méi)有磁感線穿過(guò)線圈平面，則穿過(guò)導(dǎo)線框所圍面積的磁通量為0.故選D.]4．(多選)如圖所示，線框ABCD從有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域穿過(guò)，下列說(shuō)法中正確的是()A．進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，ABCD中有感應(yīng)電流B．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ABCD中有感應(yīng)電流C．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ABCD中沒(méi)有感應(yīng)電流D．離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，ABCD中沒(méi)有感應(yīng)電流AC[從磁通量有無(wú)“變更”來(lái)推斷產(chǎn)生感應(yīng)電流與否，能抓住要點(diǎn)得出正確結(jié)論．若從切割磁感線的角度考慮問(wèn)題，需留意全面比較閉合電路各部分切割的狀況．在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)常須要考慮閉合回路進(jìn)磁場(chǎng)、出磁場(chǎng)和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的狀況，線框ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中無(wú)論勻速，還是加速運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)線框ABCD的磁通量都沒(méi)有發(fā)生變更．]磁通量及磁通量的變更1．磁通量(1)意義：磁通量表示穿過(guò)一個(gè)閉合電路(或一個(gè)面)的磁感線數(shù)目．(2)影響磁通量大小的因素①閉合回路(或一個(gè)面)的面積S.②磁場(chǎng)的強(qiáng)弱(即磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小)．③B方向與面S的夾角．(3)大小在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的面積為S的閉合電路，磁通量為Φ＝BS.(4)單位：韋伯，符號(hào)：Wb，1Wb＝1T·m2.2．磁通量的變更引起穿過(guò)一個(gè)閉合電路(或一個(gè)面)的磁通量發(fā)生變更的緣由有以下幾點(diǎn)：(1)閉合回路面積S的變更引起磁通量的變更．如圖所示是導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)使面積發(fā)生變更而變更了穿過(guò)回路的磁通量．(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變更引起磁通量的變更．如圖甲是通過(guò)磁極的運(yùn)動(dòng)變更穿過(guò)回路的磁通量；圖乙通過(guò)變更原線圈中的電流從而變更磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，進(jìn)而變更穿過(guò)回路的磁通量．(3)磁場(chǎng)和閉合電路的面積都不發(fā)生變更，二者的夾角發(fā)生變更，從而引起穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變更．如圖所示，閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程．【例1】如圖所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在瘦長(zhǎng)磁鐵N極旁邊下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中的位置Ⅰ經(jīng)過(guò)位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在這個(gè)過(guò)程中，線圈中的磁通量()A．是增加的 B．是削減的C．先增加，后削減 D．先削減，后增加思路點(diǎn)撥：解此題的關(guān)鍵是正確把握條形磁鐵的磁場(chǎng)分布狀況，并結(jié)合磁通量的概念分析．D[要知道線圈在下落過(guò)程中磁通量的變更狀況，就必需知道條形磁鐵在磁極旁邊磁感線的分布狀況，條形磁鐵在N極旁邊的分布狀況如圖所示，由圖可知線圈中磁通量是先削減，后增加．D選項(xiàng)正確．]1．一個(gè)匝數(shù)為n、面積為S的閉合線圈置于水平面上，若線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在時(shí)間t內(nèi)由豎直向下從B1削減到零，再反向增加到B2，則線圈內(nèi)的磁通量的變更量ΔΦ為()A．n(B2－B1)S B．n(B2＋B1)SC．(B2－B1)S D．(B2＋B1)SD[末狀態(tài)的磁通量Φ2＝B2S，初狀態(tài)的磁通量Φ1＝－B1S，則線圈內(nèi)的磁通量的變更量ΔΦ＝(B2＋B1)S.故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．]感應(yīng)電流的產(chǎn)生1.感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件(1)閉合電路．(2)磁通量發(fā)生變更．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的常見(jiàn)類型(1)導(dǎo)線ab切割磁感線時(shí)，閉合回路產(chǎn)生的電流(如圖甲)．(2)磁鐵插入和拉出線圈時(shí)，回路中產(chǎn)生的電流(如圖乙)．(3)如圖丙，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合或斷開(kāi)時(shí)，回路B中產(chǎn)生電流．當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合滑動(dòng)變阻器滑片向上或向下滑時(shí)，回路B中產(chǎn)生電流．【例2】線圈在長(zhǎng)直導(dǎo)線電流的磁場(chǎng)中做如圖所示的運(yùn)動(dòng)：A.向右平動(dòng)，B.向下平動(dòng)，C.繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(ad邊向里)，D.從紙面對(duì)紙外做平動(dòng)，E.向上平動(dòng)(E線圈有個(gè)缺口)，推斷線圈中有沒(méi)有感應(yīng)電流？思路點(diǎn)撥：依據(jù)導(dǎo)線四周的磁感線分布以及產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件即可推斷各圖中感應(yīng)電流的有無(wú)．[解析]在直導(dǎo)線電流磁場(chǎng)中的五個(gè)線圈，原來(lái)磁通量都是垂直紙面對(duì)里的．對(duì)直線電流來(lái)說(shuō)，離電流越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)就越弱．A．向右平動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有變更，故線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流．B．向下平動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量削減，必產(chǎn)生感應(yīng)電流．C．繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量變更(起先時(shí)削減)，必產(chǎn)生感應(yīng)電流．D．離紙面越遠(yuǎn)，線圈中磁通量越少，線圈中有感應(yīng)電流．E．向上平動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量增加，但由于線圈沒(méi)有閉合，因此無(wú)感應(yīng)電流．[答案]A、E中無(wú)感應(yīng)電流；B、C、D中有感應(yīng)電流．推斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的關(guān)鍵是明確電路是否閉合，分清磁感線的疏密分布，從而推斷磁通量是否變更，而不是看磁通量的有無(wú)．2．如圖所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)組成閉合回路，在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)A，下列各種狀況中銅環(huán)A中沒(méi)有感應(yīng)電流的是()A.線圈中通以恒定的電流B.通電時(shí)，使變阻器的滑片P做勻速移動(dòng)C.通電時(shí)，使變阻器的滑片P做加速移動(dòng)D.將開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)的瞬間A[線圈中通以恒定的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生穩(wěn)恒的磁場(chǎng)，穿過(guò)銅環(huán)A的磁通量不變，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生．通電時(shí)，使變阻器的滑片P滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻變更，回路中電流變更，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)變更，穿過(guò)銅環(huán)A磁通量變更，產(chǎn)生感應(yīng)電流．將開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)的瞬間，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)從有到無(wú)消逝，穿過(guò)銅環(huán)A的磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流．故選A.]1．物理量磁通量Ф的單位是()A．Wb B．FC．T D．VA[磁通量的單位為Wb，F(xiàn)是電容的單位，T是磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位，V是電壓的單位．故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．]2．磁通量可以形象地理解為“穿過(guò)一個(gè)閉合電路的磁感線的條數(shù)”．在如圖所示磁場(chǎng)中，S1、S2、S3為三個(gè)面積相同的相互平行的線圈，穿過(guò)S1、S2、S3的磁通量分別為Φ1、Φ2、Φ3且都不為0.下列推斷正確的是()A．Φ1最大 B．Φ2最大C．Φ3最大 D．Φ1、Φ2、Φ3相等A[磁通量表示穿過(guò)一個(gè)閉合電路的磁感線條數(shù)的多少，從題圖中可看出穿過(guò)S1的磁感線條數(shù)最多，穿過(guò)S3的磁感線條數(shù)最少．]3．在如圖所示的試驗(yàn)中，能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況是()A．磁鐵靜止在線圈上方B．磁鐵靜止在線圈右側(cè)C．磁鐵靜止在線圈里面D．磁鐵插入或抽出線圈的過(guò)程D[磁鐵靜止在線圈上方，右側(cè)、里面，穿過(guò)閉合電路的磁通量均不發(fā)生變更，但磁鐵插入或抽出時(shí)，磁通量變更，故選項(xiàng)