13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)3.3.3通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，了解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用及其對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的影響。物理觀念：知道感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。科學(xué)思維：學(xué)會(huì)通過(guò)現(xiàn)象分析歸納事物本質(zhì)特征的科學(xué)思維方法，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)觀察能力與邏輯思維能力在科學(xué)探究過(guò)程中的重要作用?？茖W(xué)探究：經(jīng)歷感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的探究活動(dòng)，提高分析論證能力。通過(guò)模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)，歸納得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象曲折的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，學(xué)習(xí)法拉第堅(jiān)持理想信念、不畏艱辛、勇于探索的科學(xué)精神。了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的重大歷史意義和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的廣泛應(yīng)用，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)對(duì)人類文明的推動(dòng)作用。002思維導(dǎo)圖1．磁通量大小及其變化分析(1)定量計(jì)算：通過(guò)公式Φ＝BS來(lái)定量計(jì)算，計(jì)算磁通量時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：①明確磁場(chǎng)是否為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。②平面的面積S應(yīng)為磁感線通過(guò)的有效面積。當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，應(yīng)明確所研究的平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角，準(zhǔn)確求出有效面積。③穿過(guò)線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，即磁通量的大小不受線圈匝數(shù)的影響。(2)定性判斷：磁通量是指穿過(guò)線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”，當(dāng)有不同方向的磁場(chǎng)同時(shí)穿過(guò)該面積時(shí)，此時(shí)的磁通量為各磁場(chǎng)穿過(guò)該面積磁通量的代數(shù)和。2．判斷感應(yīng)電流有無(wú)的方法3.常見(jiàn)的三種產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況003知識(shí)梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象(1)當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)．二、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1.導(dǎo)體回路；2.發(fā)生變化。說(shuō)明：穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生，如果電路閉合，則有感應(yīng)電流．如果電路不閉合，則只有而無(wú)感應(yīng)電流．三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用1.發(fā)電機(jī)2.變壓器、電磁爐等004題型精講【題型一】物理史實(shí)【典型例題1】史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計(jì)指針動(dòng)了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動(dòng)。……”法拉第因此發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖4-1-1是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學(xué)家科拉頓設(shè)計(jì)了一個(gè)利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實(shí)驗(yàn)：將一塊磁鐵在螺線管中移動(dòng)，使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動(dòng)對(duì)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的影響，他把檢流計(jì)放到隔壁房間中去，用長(zhǎng)導(dǎo)線把檢流計(jì)和螺線管連接起來(lái)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計(jì)的小磁針靜止在原位?！笨评D沒(méi)能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他的實(shí)驗(yàn)示意圖見(jiàn)圖4-1-2。請(qǐng)你分析一下，科拉頓沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么？【典型例題2】在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，許多科學(xué)家做出了突出貢獻(xiàn)，下列關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)的說(shuō)法正確的是()A．牛頓開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)與邏輯推理相結(jié)合的研究方法，并用這種方法研究了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系B．庫(kù)侖通過(guò)研究得出了電荷間的相互作用規(guī)律，并測(cè)出了自然界的最小帶電單位C．安培提出了分子電流假說(shuō)，成功解釋了所有磁現(xiàn)象來(lái)源于運(yùn)動(dòng)電荷這一本質(zhì)D．法拉第通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】從1822年至1831年的近十年時(shí)間里，英國(guó)科學(xué)家法拉第心系“磁生電”．在他的研究過(guò)程中有兩個(gè)重要環(huán)節(jié)：(1)敏銳地覺(jué)察并提出“磁生電”的閃光思想；(2)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，將“磁生電”(產(chǎn)生感應(yīng)電流)的情況概括為五種：變化的電流、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體．結(jié)合你學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)，試判斷下列說(shuō)法正確的是()A．環(huán)節(jié)(1)提出“磁生電”思想是受到了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的啟發(fā)B．環(huán)節(jié)(1)提出“磁生電”思想是為了對(duì)已經(jīng)觀察到的“磁生電”現(xiàn)象做出合理解釋C．環(huán)節(jié)(2)中五種“磁生電”的條件都可以概括為“穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化”D．環(huán)節(jié)(2)中“在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體”這種情況不符合“穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化”這一條件【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】奧斯特的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流的周圍存在磁場(chǎng)，法拉第經(jīng)過(guò)10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的途徑，法拉第認(rèn)識(shí)到必須在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流。法拉第當(dāng)時(shí)歸納出五種情形，請(qǐng)說(shuō)出這五種情形各是什么？【題型二】產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件【典型例題3】下列各圖所描述的物理情境中，沒(méi)有感應(yīng)電流的是()【典型例題4】(多選)用如圖所示裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，線圈A通過(guò)滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)S1連接到電源上，線圈B通過(guò)開(kāi)關(guān)S2連接到電流計(jì)上，將線圈A套在線圈B的里面。下列說(shuō)法中正確的是()A．該裝置可用于探究線圈B中感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B．S2處于閉合狀態(tài)，在S1閉合瞬間，電流表的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．S1處于閉合狀態(tài)，在S2閉合瞬間，電流表的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．兩開(kāi)關(guān)均處于閉合狀態(tài)，電路穩(wěn)定后勻速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是()A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】如圖所示，在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實(shí)驗(yàn)中，電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電表及開(kāi)關(guān)已部分連接。（1）請(qǐng)使用兩根導(dǎo)線，將電路補(bǔ)充完整。（2）此實(shí)驗(yàn)中使用的電表是_______。A.靈敏電流計(jì) B.倍率適宜的歐姆表（3）正確選擇電表和連接電路后，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)探究，下列說(shuō)法正確的是_________。A.開(kāi)關(guān)閉合后，線圈A插入線圈B或從線圈B中拔出，都會(huì)引起電表指針偏轉(zhuǎn)B.線圈A插入線圈B后，開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的瞬間電表指針均不會(huì)偏轉(zhuǎn)C.線圈A插入線圈B中，開(kāi)關(guān)閉合后，滑動(dòng)變阻器的滑片P勻速滑動(dòng)，會(huì)使電表指針靜止在中央零刻度D.線圈A插入線圈B中，開(kāi)關(guān)閉合后，只有滑動(dòng)變阻器的滑片P加速滑動(dòng)，電表指針才能偏轉(zhuǎn)【題型三】電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用 【典型例題5】掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng)，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板，并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示．無(wú)擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng)；出現(xiàn)擾動(dòng)后，對(duì)于紫銅薄板上下及其左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是()【典型例題6】物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”。如圖所示，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開(kāi)關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來(lái)后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過(guò)套環(huán)。閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來(lái)器材再探究此實(shí)驗(yàn)。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動(dòng)。對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過(guò)高C．所選線圈的匝數(shù)過(guò)多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】(多選)高考考生入場(chǎng)時(shí)，監(jiān)考老師要用金屬探測(cè)器對(duì)考生進(jìn)行安檢后才允許其進(jìn)入考場(chǎng)，如圖所示。探測(cè)器內(nèi)有通電線圈，當(dāng)探測(cè)器靠近任何金屬材料物體時(shí)，就會(huì)引起探測(cè)器內(nèi)線圈中電流變化，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出警報(bào)；靠近非金屬物體時(shí)則不發(fā)出警報(bào)。關(guān)于探測(cè)器工作原理，下列說(shuō)法正確的是()A．金屬探測(cè)器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．金屬探測(cè)器利用的是磁場(chǎng)對(duì)金屬的吸引作用C．金屬探測(cè)器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D．金屬探測(cè)器利用的是當(dāng)探測(cè)器靠近金屬物體時(shí)，能在金屬中形成渦流，進(jìn)而引起線圈中電流的變化【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】（多選）我國(guó)已經(jīng)制定了登月計(jì)劃,假如航天員登月后想探測(cè)月球表面是否有磁場(chǎng),他手邊有一只靈敏電流表和一個(gè)小線圈。下列推斷中正確的是()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來(lái)判斷磁場(chǎng)有無(wú)B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),若電流表無(wú)示數(shù),則判斷月球表面無(wú)磁場(chǎng)C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),若電流表有示數(shù),則判斷月球表面有磁場(chǎng)D.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈分別繞兩個(gè)互相垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng),月球表面若有磁場(chǎng),則電流表至少有一次示數(shù)不為零00501強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．法拉第“磁生電”這一偉大的發(fā)現(xiàn)，引領(lǐng)人類進(jìn)入了電氣時(shí)代．關(guān)于下列實(shí)驗(yàn)說(shuō)法正確的是()A．甲圖中條形磁體插入螺線管中靜止不動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針?lè)€(wěn)定且不為零B．乙圖中無(wú)論滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng)還是向上移動(dòng)的過(guò)程中，金屬圓環(huán)中都有感應(yīng)電流C．丙圖中閉合開(kāi)關(guān)時(shí)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)D．丁圖中導(dǎo)體棒AB在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流2.如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過(guò)軌道平面，其方向與豎直方向的夾角為θ(0<θ<90°)．在下列各過(guò)程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使θ減小B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小C．a(chǎn)b向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角3.閉合電路的一部分導(dǎo)線ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若導(dǎo)線分別按照下圖中各情況在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，能在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形是（）A．都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B．都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C．甲、丙會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，乙、丁不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．甲、乙不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，丙、丁會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流4.如圖所示，一有限范圍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，寬度為d，將一邊長(zhǎng)為的正方形導(dǎo)線框以速度v向右勻速地通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，若，則導(dǎo)線框通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，導(dǎo)線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間應(yīng)等于()A. B. C. D.5.下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A．電流周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)B．磁場(chǎng)對(duì)電流產(chǎn)生力的作用C．變化的磁場(chǎng)使閉合導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流D．插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化而帶磁性6.如圖所示，導(dǎo)線MON在中點(diǎn)O彎折成一定角度，OO′為其角平分線，在導(dǎo)線MON內(nèi)通以恒定電流I，由均勻?qū)Ь€制成的正方形小線框L中線與OO′重合，則能在L中產(chǎn)生感應(yīng)電流的辦法是()A．增大電流IB．將L沿OO′向右勻速移動(dòng)C．將L沿OO′向右加速移動(dòng)D．將L向上快速移動(dòng)【素養(yǎng)提升】7.（多選）如圖所示，線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上。線圈M與電源、開(kāi)關(guān)滑動(dòng)變阻器相連，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，恰好處在滑動(dòng)變阻器的中間位置，開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài)。線圈N與電阻R相連。下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)P向右移動(dòng)，電阻R中有電流通過(guò)B．當(dāng)P向左移動(dòng)，電阻R中有電流通過(guò)C．將線圈N從鐵芯上向右拉使其離開(kāi)鐵芯，電阻R中有電流通過(guò)D．?dāng)嚅_(kāi)S的瞬間，電阻R中無(wú)電流通過(guò)8．（多選）下列四副圖中，閉合線圈能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A. B.C. D.9.下列四種情境中說(shuō)法中正確的是（）A．圖甲中，奧斯特利用該裝置發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B．圖乙中，線圈穿過(guò)磁鐵從M運(yùn)動(dòng)到L的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量先減小后增大 C．圖丙中，閉合線框繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，線框中沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生 D．圖丁中，線框在與通電導(dǎo)線在同一平面內(nèi)向右平移的過(guò)程中，線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生10．（多選）下列各圖線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A. B.C. D.11．探究產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的實(shí)驗(yàn)步驟如圖甲、乙、丙所示。（1）本實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)觀察________來(lái)判斷電路中是否有感應(yīng)電流。（2）通過(guò)比較圖甲和丙可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的一個(gè)條件是電路要________，通過(guò)比較圖________可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的另一個(gè)條件是導(dǎo)體要在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。（3）若圖甲中AB棒不動(dòng)，磁鐵左右水平運(yùn)動(dòng)，電路中________（選填“有”或“無(wú)”）感應(yīng)電流。12.如圖所示的閉合鐵芯上繞有一組線圈，與滑動(dòng)變阻器、電池構(gòu)成閉合電路，a、b、c為三個(gè)閉合金屬圓環(huán)，假定線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)全部集中在鐵芯內(nèi)，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左、右滑動(dòng)時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的金屬圓環(huán)是()A．a(chǎn)、b兩個(gè)環(huán) B．b、c兩個(gè)環(huán)C．a(chǎn)、c兩個(gè)環(huán) D．a(chǎn)、b、c三個(gè)環(huán)13.（多選）奧斯特利用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置研究電流的磁效應(yīng)。一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針?lè)旁诎捉鸾z導(dǎo)線正下方，導(dǎo)線兩端與一伏打電池相連。接通電源瞬間，小磁針發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn)。奧斯特采用控制變量法，繼續(xù)研究了導(dǎo)線直徑、導(dǎo)線材料、電池電動(dòng)勢(shì)以及小磁針位置等因素對(duì)小磁針偏轉(zhuǎn)情況的影響。他能得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有（）A.減小白金絲直徑，小磁針仍能偏轉(zhuǎn) B.用銅導(dǎo)線替換白金絲，小磁針仍能偏轉(zhuǎn)C.減小電源電動(dòng)勢(shì)，小磁針一定不能偏轉(zhuǎn) D.小磁針的偏轉(zhuǎn)情況與其放置位置無(wú)關(guān)14.以下四幅圖所示的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖（a）通電后小磁針將會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明了電流周圍存在磁場(chǎng)B．圖（b）電鍵閉合后電流計(jì)的指針將會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明了回路產(chǎn)生了感應(yīng)電流C．圖（c）閉合電鍵后金屬棒會(huì)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明了回路產(chǎn)生了感應(yīng)電流D．圖（d）電鍵閉合后線框會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明了磁場(chǎng)對(duì)電流可以產(chǎn)生力的作用【能力培優(yōu)】15.制造電阻箱時(shí)，要用雙線繞法，如圖所示。當(dāng)電流變化時(shí)雙線繞組（）A．回路中一定有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生 B．回路中一定沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生C．