2019-2020学年物理高中人教版选修3-2学案：4.2探究电磁感应产生的条件 .docx

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1、第四章电磁感应2探究感应电流的产生条件学习目标1.知道产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法.4.通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件.自主探究1.当闭合导体回路的一部分做的运动时,其中会产生感应电流.2.感应电流的产生条件:.合作探究一、探究电磁感应的产生条件1.思考讨论:把一条长约10 m的电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合导体回路.两个同学迅速摇动这条电线.(1)两个同学沿着南北方向站立.(2)两个同学沿着东西方向站立.其他同学认真观察在哪种方式下,灵敏电流计的指针会偏转?

2、总结:两位同学沿着东西方向站立的情况,指针发生了明显的偏转,说明.2.探究实验(1)向线圈中插入磁铁,把磁铁从线圈中抽出磁铁的动作表针摆动方向磁铁的动作表针摆动方向N极插入线圈摆动(向右)S极插入线圈摆动(向左)N极停在线圈中不摆动S极停在线圈中不摆动N极从线圈中抽出摆动(向左)S极从线圈中抽出摆动(向右)总结:磁铁在线圈中运动时,线圈中感应电流;磁铁在线圈中静止时,线圈中感应电流.(2)模仿法拉第的实验开关和变阻器的状态线圈B中是否有电流开关闭合瞬间是开关断开瞬间是开关闭合时,滑动变阻器不动否开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片是总结:线圈A在线圈B中的磁场发生变化时,线圈B中感应电流;线圈

3、A在线圈B中的磁场不变时,线圈B中感应电流.3.分析论证:请根据以上探究实验进行分析,尝试归纳感应电流的产生条件:.(1)闭合电路与磁铁发生相对运动时,线圈中的磁场强弱变化,可以产生感应电流.(2)开关通断或滑动变阻器的滑片迅速移动时,线圈A中的电流变化,线圈A中电流产生的磁场强弱发生变化,线圈B中可以产生感应电流.(3)对于导体切割磁感线可以产生感应电流的实验电路,可以简化为如图所示的电路图.闭合导体回路中能够产生感应电流,是因为导体切割磁感线.虽然磁场的强弱没有变化,但是闭合导体回路所包围的面积发生了变化.总结:感应电流的产生条件是,.二、磁通量自主学习:根据教师通过多媒体课件展示的内容,

4、理解和记忆磁通量的相关知识.1.物理意义:表示穿过某一面积的,用字母符号表示.2.计算公式:=,式中为匀强磁场的磁感应强度,为有磁感线穿过且与B垂直的有效面积.如图所示,1和2为垂直磁场放置的两个圆环,虚线框内有匀强磁场,由于环1和环2在磁场中的面积相同,所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的.3.国际单位:,符号是,1=1 Tm2.4.磁通量是.若规定磁感线穿入这个平面为正,则穿出为.若穿过一个面的磁感线来自相反方向,则穿过这个面的磁通量应为.如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd,垂直于磁场放置,现使线圈以ab边为轴转180,若规定初态的磁通量为正,即1=BS,则

5、末态的磁通量2=-BS.5.穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关.因为穿过线圈的磁感线条数与匝数无关,所以多匝线圈时,不影响磁通量的计算.课堂检测1.下列关于磁通量的说法中,正确的是()A.磁通量不仅有大小还有方向,所以是矢量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处的磁通量比放在N处的大,则M处的磁感应强度一定比N处的大2.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是()3.如图所示,竖直放置的长直导线通以图示方向的电流,有一矩形金属线框abcd与导线在同

6、一平面内,下列情况中矩形线框不会产生感应电流的是()A.导线中电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以ab边为轴转动4.如图所示,开始时矩形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,若要使线框中产生感应电流,下列方法中不可行的是()A.将线框向左拉出磁场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)5.关于电磁感应,下列说法中正确的是()A.导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流B.导体做切割磁感线的运动,导体内一定会产生感应电流C.闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动,电路中一定会产生感应电流D.穿过闭合电路的磁通量

7、发生变化,电路中一定会产生感应电流6.在匀强磁场中有两根平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直,导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd,如图所示,两根导体棒匀速移动的速率分别为v1和v2,则下列情况可以使回路中产生感应电流的是()A.ab、cd均向右运动,且v1=v2B.ab、cd均向右运动,且v1v2C.ab、cd均向左运动,且v1v2D.ab向右运动,cd向左运动,且v1=v27.如图所示,用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合,哪些组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应电流产生(图A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内,O点为线圈的圆心,图D中直导线与圆形线圈垂

8、直,并与中心轴重合)()8.一球冠处于磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,若球冠的底面大圆半径为r,磁场方向与球冠底面垂直,则穿过整个球冠的磁通量为. 9.如图是研究电磁感应现象实验所需的器材,用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路,将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路,并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量,使副线圈回路产生感应电流的三种方法:(1); (2); (3). 10.已知与磁感应强度B=0.8 T垂直的单匝线圈面积为0.5 m2,求:(1)线圈的磁通量为多少?(2)线圈位置转过53时,磁通量为多少?11.如图所示,线圈A中接有如图所示的电源,线圈B有一

9、半的面积处在线圈A中,两线圈平行但不接触.则在开关S闭合的瞬间,线圈B中是否会产生感应电流?参考答案自主探究1.切割磁感线2.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流合作探究一、探究电磁感应的产生条件1.产生了感应电流2.(1)产生不产生(2)产生不产生3.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流二、磁通量1.磁感线条数的多少2.BSBS3.韦伯WbWb4.标量负其代数和课堂检测1.C2.B3.C解析:导线中电流变大,周围的磁感应强度增强,线框中磁通量增大,可以产生感应电流,A项错误;线框向右运动时,线框中的磁感应强度减小,线框中磁通量减小,可以

10、产生感应电流,B项错误;线框向下运动时,线框中的磁感应强度不变,线框中磁通量不变,不会产生感应电流,C项正确;线框以ad边为轴转动时,线框中的磁通量发生变化,会产生感应电流,D项错误.4.D解析:将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc部分做切割磁感线的运动,或者说穿过线框的磁通量减少,线框中产生感应电流,A项错误;当线框以ab边为轴转动(小于90)时,穿过线框的磁通量减少,线框中产生感应电流,B项错误;当线框以ad边为轴转动(小于60)时,穿过线框的磁通量减少,线框中产生感应电流,C项错误;当线框以bc边为轴转动时,如果转动的角度小于60,则穿过线框的磁通量始终保持不变,线框中不产生感应电流,

11、D项正确.5.D6.BCD解析: ab、cd均向右运动,当v1=v2时,闭合回路磁通量不变,不会产生感应电流,A项错误; 当v1v2时,闭合回路的面积增大,穿过闭合回路的磁通量增大,闭合回路中产生感应电流,B项正确;同理可知,ab、cd均向左运动, 当v1v2时, 闭合回路的面积减小,穿过闭合回路的磁通量减小, 闭合回路中产生感应电流,C项正确; ab向右运动,cd向左运动,且v1=v2, 闭合回路的面积增大,穿过闭合回路的磁通量增大, 闭合回路中产生感应电流,D项正确.7.BC解析:对图A,因为通电直导线位于环形导线所在平面内,且与直径重合,因此穿过圆环的磁通量为零,所以当切断导线中的电流时

12、,磁通量在整个变化过程中必为零,闭合回路中不会有感应电流产生;对图B,因为磁通量为大小两个部分磁感线条数之差,当切断直导线中的电流时,磁通量为零,即此过程中磁通量有变化,故闭合回路中会有感应电流产生;同理可知,图C中有感应电流产生;对图D,因为环形导线与直导线产生的磁场的磁感线平行,故磁通量为零.当切断直导线中的电流时,磁通量在整个变化过程中皆为零,所以闭合回路中不会有感应电流产生.8.解析:判断穿过整个球冠的磁通量的大小关键是看穿过的磁感线的条数,故穿过球冠的磁通量即穿过底面的磁通量.答案:Br29.答案:实验连接图如图所示.(1)合上(或断开)开关瞬间(2)将原线圈插入副线圈或从副线圈中抽

13、出的过程中(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑动片时10.解析:(1)磁通量的计算公式=BS,所以,线圈的磁通量1=BS=0.80.5 Wb=0.4 Wb.(2)当线圈位置转过53时,磁感线通过线圈的等效面积为S2=Scos53线圈的磁通量2=BScos 53=0.80.50.6 Wb=0.24 Wb.答案:(1)0.4 Wb(2)0.24 Wb11.解析:将S闭合的瞬间,与线圈A组成的闭合电路有电流通过,线圈A产生的磁通量要穿过线圈B.线圈A是环形电流,其磁场不仅穿过所包围的面积,方向向外;也穿过线圈外的广大面积,方向向里.所包围的面积内磁通密度大,外围面积上的磁通密度小.对线圈B,与线圈A重合的一半面积上向外的磁通量大于另一半面积上向里的磁通量,因此线圈B所包围的总磁通量不为零,方向向外.也就是说在开关S闭合的瞬间,穿过线圈B的磁通量增加,所以线圈B中产生感应电流.答案:产生感应电流