3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2.通過實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件.3.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用．一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)1．“電生磁”的發(fā)現(xiàn)：1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)．2．“磁生電”的發(fā)現(xiàn)1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．3．電磁感應(yīng)：法拉第把他發(fā)現(xiàn)的磁生電的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流．二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1．實(shí)驗(yàn)：探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件探究一：如圖甲實(shí)驗(yàn)中，讓導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中保持相對(duì)靜止時(shí)或者平行于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，無論磁場(chǎng)多強(qiáng)，閉合回路中都沒有電流，當(dāng)導(dǎo)體ab做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合回路中有電流產(chǎn)生．探究二：如圖乙，當(dāng)線圈A的電流不變時(shí)，線圈B所在的回路中沒有電流產(chǎn)生；當(dāng)線圈A的電流變化時(shí)，線圈B所在回路中就有了電流．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流．三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用生產(chǎn)、生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等都是根據(jù)電磁感應(yīng)制造的．1．判斷下列說法的正誤．(1)只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(×)(2)穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，線圈內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(√)(3)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．(√)(4)不論電路是否閉合，只要電路中磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電流．(×)2.如圖所示，條形磁體A沿豎直方向插入線圈B的過程中，電流表G的指針(選填“不偏轉(zhuǎn)”或“偏轉(zhuǎn)”)；若條形磁體A在線圈B中保持不動(dòng)，電流表G的指針(選填“不偏轉(zhuǎn)”或“偏轉(zhuǎn)”)．答案偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)一、磁通量的變化磁通量的變化大致可分為以下幾種情況：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S發(fā)生變化．如圖(a)所示．(2)面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化．如圖(b)所示．(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和面積S都不變，它們之間的夾角發(fā)生變化．如圖(c)所示．例1(2022·普洱市景東一中高二月考)如圖所示，在條形磁體外面套著一圓環(huán)，當(dāng)圓環(huán)由磁體N極向下平移到磁體S極的過程中，圓環(huán)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度和穿過圓環(huán)的磁通量變化的情況是()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量都逐漸增大B．磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量都逐漸減小C．磁感應(yīng)強(qiáng)度先減弱后增強(qiáng)，磁通量先增大后減小D．磁感應(yīng)強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，磁通量先減小后增大答案C解析當(dāng)圓環(huán)由磁體N極向下平移到磁體S極的過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度先減弱后增強(qiáng)；磁鐵內(nèi)部磁感線與外部磁感線的總數(shù)相等，所以穿過圓環(huán)的磁感線條數(shù)一定是內(nèi)部大于外部，則外部磁感線條數(shù)越多，總磁通量越小，所以穿過圓環(huán)的磁通量先增大后減小．故選C.針對(duì)訓(xùn)練1如圖所示，通電直導(dǎo)線右邊有一個(gè)矩形線框，線框平面與直導(dǎo)線共面，若使線框逐漸遠(yuǎn)離(平動(dòng))通電導(dǎo)線，則穿過線框的磁通量將()A．逐漸增大 B．逐漸減小C．保持不變 D．不能確定答案B解析線框遠(yuǎn)離導(dǎo)線時(shí)，穿過線框的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，線框的面積不變，所以穿過線框的磁通量減?。蔬xB.二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1．實(shí)驗(yàn)：探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件(1)實(shí)驗(yàn)一：如圖所示，導(dǎo)體棒AB做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體棒AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中電流產(chǎn)生．(均選填“有”或“無”)(2)實(shí)驗(yàn)二：如圖所示，當(dāng)條形磁體插入或拔出線圈時(shí)，線圈中電流產(chǎn)生，但條形磁體在線圈中靜止不動(dòng)時(shí)，線圈中電流產(chǎn)生．(均選填“有”或“無”)(3)實(shí)驗(yàn)三：如圖所示，將小線圈A插入大線圈B中不動(dòng)，當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開時(shí)，電流表中電流通過；若開關(guān)S一直閉合，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，電流表中電流通過；而開關(guān)S一直閉合，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭不動(dòng)時(shí)，電流表中電流通過．(均選填“有”或“無”)(4)歸納總結(jié)：實(shí)驗(yàn)一：導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，回路的有效面積發(fā)生變化，從而引起了磁通量的變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流．實(shí)驗(yàn)二：磁體插入或拔出線圈時(shí)，線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變化，從而引起了磁通量的變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流．實(shí)驗(yàn)三：開關(guān)閉合、斷開或滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移動(dòng)時(shí)，小線圈A中電流變化，從而引起穿過大線圈B的磁通量變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流．三個(gè)實(shí)驗(yàn)共同特點(diǎn)是：產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)閉合回路的磁通量都發(fā)生了變化．答案(1)有無(2)有無(3)有有無2．感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個(gè)條件，就必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；反之，只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么電路一定是閉合的，且穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化．例2(多選)(2021·北京四中期中)如圖所示，下列情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．如圖甲所示，導(dǎo)體棒AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)B．如圖乙所示，條形磁體插入或抽出線圈C．如圖丙所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，開關(guān)S一直閉合D．如圖丙所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，開關(guān)S一直閉合，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值答案BD解析導(dǎo)體棒順著磁感線運(yùn)動(dòng)，沒有切割磁感線，穿過閉合電路的磁通量沒有發(fā)生變化，無感應(yīng)電流，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；條形磁體插入線圈時(shí)線圈中的磁通量增加，抽出線圈時(shí)線圈中的磁通量減少，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項(xiàng)B正確；開關(guān)S一直閉合，回路中為恒定電流，螺線管A產(chǎn)生的磁場(chǎng)穩(wěn)定，螺線管B中的磁通量無變化，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；開關(guān)S一直閉合，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變化，回路中的電流變化，螺線管A產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化，螺線管B中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項(xiàng)D正確．例3(多選)下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()答案BD解析A選項(xiàng)中，電路沒有閉合，無感應(yīng)電流；B選項(xiàng)中，面積增大，通過閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；C選項(xiàng)中，穿過圓環(huán)的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應(yīng)電流；D選項(xiàng)中，穿過閉合電路的磁通量減小，有感應(yīng)電流．判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的技巧1．電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件，二者缺一不可．2．磁通量發(fā)生變化，其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”上，磁通量很大，若沒有變化，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．若開始時(shí)磁通量雖然是零，但是磁通量是變化的，仍然可以產(chǎn)生感應(yīng)電流．針對(duì)訓(xùn)練2(2021·衡水中學(xué)期中)如圖所示，條形磁體正上方放置一矩形線框，線框平面水平且與條形磁體平行，則線框由N極勻速平移到S極的過程中，線框中的感應(yīng)電流的情況是()A．線框中始終無感應(yīng)電流B．線框中始終有感應(yīng)電流C．線框中開始有感應(yīng)電流，當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)到磁體中部時(shí)無感應(yīng)電流，過中部后又有感應(yīng)電流D．線框中開始無感應(yīng)電流，當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)到磁體中部時(shí)有感應(yīng)電流，過中部后又無感應(yīng)電流答案B解析條形磁體周圍的磁感線如圖所示，由線框位置可知，線框從N極的正上方向右移動(dòng)至S極正上方過程中，在N極正上方時(shí)，有磁感線穿過線框，在磁體正中間時(shí)，穿過線框的磁通量為零，在S極正上方時(shí)，又有磁感線穿過線框，所以，在線框向右運(yùn)動(dòng)的過程中，磁通量始終在變化，所以線框中始終有感應(yīng)電流．故選B.考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及認(rèn)識(shí)1．(多選)自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn)．下列說法正確的是()A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系B．楞次發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，拉開了研究電與磁相互關(guān)系的序幕C．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系D．焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量得出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系答案ACD解析奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，故A正確，B錯(cuò)誤；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系，故C正確；焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量得出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，故D正確．2．(多選)下面屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A．閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生電流的現(xiàn)象B．通電導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)C．變化的磁場(chǎng)使閉合電路中產(chǎn)生電流D．電荷在電場(chǎng)中定向移動(dòng)形成電流答案AC解析閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線時(shí)，在電路中產(chǎn)生電流的現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故A正確；通電導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)屬于電流的磁效應(yīng)，故B錯(cuò)誤；變化的磁場(chǎng)使閉合電路中產(chǎn)生電流是因磁通量的變化形成感應(yīng)電流，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故C正確；電荷在電場(chǎng)中定向移動(dòng)形成電流不是電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流，不屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤．考點(diǎn)二磁通量變化情況的判斷3．(多選)閉合線圈按如圖所示的方式在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化的是()答案AB解析A圖中，圖示狀態(tài)Φ＝0，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中Φ不斷變化，因此磁通量發(fā)生變化；B圖中線圈離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱，磁感線越疏，所以當(dāng)線圈遠(yuǎn)離導(dǎo)線時(shí)，線圈中磁通量不斷變??；C圖中線圈中的磁通量為零，在向下移動(dòng)過程中，線圈的磁通量一直為零，磁通量不變；D4.如圖所示，在同一平面內(nèi)有四根彼此絕緣的直導(dǎo)線，分別通有大小相同、方向如圖所示的電流，要使由四根直導(dǎo)線所圍成的面積內(nèi)的磁通量增加，則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線中的電流()A．切斷i1 B．切斷i2C．切斷i3 D．切斷i4答案D解析根據(jù)安培定則判斷出四根通電直導(dǎo)線中電流在所圍面積內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，可知只有i4中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于紙面向外，則要使磁通量增加，應(yīng)切斷i4，故選D.5.如圖所示，一環(huán)形線圈沿條形磁鐵的軸線，從磁鐵N極的左側(cè)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到磁鐵S極的右側(cè)B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)關(guān)于磁鐵的中心對(duì)稱，則在此過程中，穿過環(huán)形線圈的磁通量將()A．先增大，后減小B．先減小，后增大C．先增大，后減小、再增大，再減小D．先減小，后增大、再減小，再增大答案A解析穿過線圈的磁通量應(yīng)以磁鐵內(nèi)部磁場(chǎng)為主的，而內(nèi)部的磁感線是一定值，在A、B點(diǎn)時(shí)，外部磁感線比較密，即與內(nèi)部相反的磁感線多，相抵后剩下的內(nèi)部的磁感線就少；中間位置時(shí)，外部磁感線比較疏，即與內(nèi)部相反的磁感線少，相抵后剩下的內(nèi)部的磁感線就多．所以兩端磁通量小，中間磁通量大，A正確．考點(diǎn)三有無感應(yīng)電流的判斷6.(2021·哈爾濱市賓縣月考)法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象．如圖所示，他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上，線圈A和電池連接，線圈B用長(zhǎng)直導(dǎo)線連通，在長(zhǎng)直導(dǎo)線正下方平行于導(dǎo)線放置一個(gè)小磁針，下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的說法中正確的是()A．只要線圈A中電流足夠大，小磁針就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．線圈A和電池接通瞬間，小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)D．線圈A和電池?cái)嚅_瞬間，小磁針不會(huì)偏轉(zhuǎn)答案C解析小磁針會(huì)不會(huì)偏轉(zhuǎn)取決于線圈B中有沒有電流，而線圈B中有沒有電流取決于線圈B中的磁通量是否發(fā)生變化，當(dāng)線圈A中電流足夠大，但不變化時(shí)，線圈B中無感應(yīng)電流，小磁針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；當(dāng)線圈A閉合開關(guān)電流穩(wěn)定后，穿過線圈B的磁通量不發(fā)生變化，所以小磁針也不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故B錯(cuò)誤；線圈A和電池接通或斷開的瞬間，穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化，所以線圈B中有感應(yīng)電流，則小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)，故C正確，D錯(cuò)誤．7．(多選)下列情況中都是線框在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，其中線框中有感應(yīng)電流的是()答案BC解析A中導(dǎo)體雖然“切割”了磁感線，但穿過閉合線框的磁通量并沒有發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流．B中線框的一部分導(dǎo)體“切割”了磁感線，穿過線框的磁感線條數(shù)越來越少，線框中有感應(yīng)電流．C中雖然與A近似，但由于是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)過程中，穿過線框的磁感線條數(shù)增加，線框中有感應(yīng)電流．D中線框盡管是部分切割，但磁感線條數(shù)不變，無感應(yīng)電流．故選B、C.8.(2021·哈爾濱市南崗區(qū)期中)某實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個(gè)線圈A和B.如果線圈A中電流i隨時(shí)間t的關(guān)系有如圖所示的A、B、C、D四種情況，那么在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，哪種情況線圈B中沒有感應(yīng)電流()答案A解析通過線圈A的電流發(fā)生變化，電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流，在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，B、C、D圖中線圈A中的電流發(fā)生變化，線圈B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而A圖中電流不變，在線圈B上不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選A.9.(多選)(2022·賀州市平桂高級(jí)中學(xué)高二月考)如圖所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則下列四種情況中，導(dǎo)線cd中有電流產(chǎn)生的是()A．開關(guān)S閉合或斷開的瞬間B．開關(guān)S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向左滑C．開關(guān)S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向右滑D．開關(guān)S始終閉合，滑動(dòng)觸頭不動(dòng)答案ABC解析導(dǎo)線cd中有電流產(chǎn)生的原因是回路中的磁通量發(fā)生變化，上半部分中的磁場(chǎng)是由導(dǎo)線ab中的電流激發(fā)的，如果想讓磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，導(dǎo)線ab中的電流應(yīng)發(fā)生變化，開關(guān)閉合或斷開瞬間，電流從無到有或從有到無，發(fā)生了變化；開關(guān)閉合，滑動(dòng)觸頭向左滑，電流減??；開關(guān)閉合，滑動(dòng)觸頭右滑，電流變大；開關(guān)閉合，滑動(dòng)觸頭不變，電流不變．故A、B、C正確，D錯(cuò)誤．10.(多選)(2021·黃岡中學(xué)期中)如圖所示，是一水平放置的矩形線圈abcd，在細(xì)長(zhǎng)的磁體的N極附近豎直下落，整個(gè)下落過程中線圈保持水平，由圖中的位置A經(jīng)過位置B到位置C，這三個(gè)位置都靠得很近且位置B剛好在條形磁體的中心軸線上．在這個(gè)過程中，下列說法正確的是()A．由位置A到位置B，線圈內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流B．由位置A到位置B，線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流C．由位置B到位置C，線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．由位置B到位置C，線圈內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流答案BC解析如圖所示，作出線圈下落過程示意圖，由圖可知，從位置A到位置B的過程中，從線圈下面向上穿過線圈的磁通量減少(B位置時(shí)，Φ＝0)；而從位置B到位置C時(shí)，從線圈上面向下穿過線圈的磁通量增加，故由位置A到位置B和位置B到位置C的兩個(gè)過程中，穿過線圈的磁通量都發(fā)生變化，線圈中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤．11.如圖所示，一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內(nèi)，螺線管的中心線恰好和線圈的一條直徑MN重合．要使線圈a中產(chǎn)生感應(yīng)電流，可采用的方法有()A．使螺線管在線圈a所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)B．使螺線管中的電流發(fā)生變化C．使線圈a以MN為軸轉(zhuǎn)動(dòng)D．使線圈a以與MN垂直的直徑為軸轉(zhuǎn)動(dòng)答案D解析題圖所示位置，線圈a所在平面與磁感線平行，穿過線圈的磁通量為零，當(dāng)按A、B、C所述方式變化時(shí)，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；按D所述方式變化時(shí)，由于線圈a與磁場(chǎng)夾角變化引起磁通量變化，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選D.12.(多選)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根平行的金屬導(dǎo)軌，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，導(dǎo)軌上有兩根可沿導(dǎo)軌平動(dòng)的導(dǎo)體棒ab、cd，兩根導(dǎo)體棒勻速移動(dòng)的速度大小分別為v1和v2，如圖所示，則下列情況可以使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．a(chǎn)b、cd均向右運(yùn)動(dòng)，且v1＝v2B．a(chǎn)b、cd均向右運(yùn)動(dòng)，且v1>v2C．a(chǎn)b、cd均向左運(yùn)動(dòng)，且v1>v2D．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，cd向左運(yùn)動(dòng)，且v1＝v2答案BCD解析ab、cd均向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)v1＝v2時(shí)，閉合回路的磁通量不變，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B、D兩項(xiàng)所述情