2018版高中物理 第4章 揭開(kāi)電磁關(guān)系的奧秘 第1節(jié) 磁生電的探索學(xué)案 魯科版選修1-1

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1、第1節(jié)　磁生電的探索 學(xué)　習(xí)　目　標(biāo) 知　識(shí)　脈　絡(luò) 1.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷史過(guò)程，體會(huì)科學(xué)家探索自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法． 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 3.了解法拉第及其對(duì)電磁學(xué)的貢獻(xiàn)，認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)磁生電現(xiàn)象對(duì)推動(dòng)電磁學(xué)理論和電磁技術(shù)發(fā)展的重大意義. 　電 磁 感 應(yīng) 現(xiàn) 象 1．歷史的回顧 1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，它提示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間存在的某種聯(lián)系． 2．實(shí)驗(yàn)觀察 (1)沒(méi)有電池也能產(chǎn)生電流：閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)． (2)磁鐵與螺線

2、管有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)也能產(chǎn)生電流：在條形磁鐵插入或螺線管的瞬間，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．條形磁鐵在螺線管中保持不動(dòng)時(shí)，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．如圖4-1-1所示． 圖4-1-1 3．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 穿過(guò)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流．產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱(chēng)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 4．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)具有極大的實(shí)用價(jià)值，對(duì)電生磁與磁生電的正確揭示，展現(xiàn)了電與磁間的密切聯(lián)系和對(duì)稱(chēng)統(tǒng)一，為電磁學(xué)理論的發(fā)展創(chuàng)造了條件，進(jìn)一步推動(dòng)了電磁技術(shù)的發(fā)展，引領(lǐng)人類(lèi)進(jìn)入了電氣時(shí)代． 1．奧斯特發(fā)現(xiàn)了“電生磁”的現(xiàn)象之后，激發(fā)人們?nèi)ヌ剿鳌按派姟钡姆椒ǎ?√) 2．英國(guó)科學(xué)家牛頓一直堅(jiān)

3、持探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象，歷時(shí)近十年的探索，終于獲得了成功．(×) 3．閉合電路中的磁通量發(fā)生變化就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．(√) 閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時(shí)穿過(guò)閉合回路的磁通量是否一定發(fā)生了變化？ 【提示】　只要有感應(yīng)電流產(chǎn)生，穿過(guò)閉合回路的磁通量一定發(fā)生變化． 1．由于磁場(chǎng)變化而引起閉合電路的磁通量的變化 (1)由于磁場(chǎng)和閉合回路的相對(duì)運(yùn)動(dòng)改變磁場(chǎng)，如圖4-1-2甲所示，當(dāng)磁鐵向下移動(dòng)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量增加． 　甲　　　　　　　乙 圖4-1-2 (2)由于電流改變而改變磁場(chǎng)，如圖4-1-2乙所示，當(dāng)直線電流I增大時(shí)，線圈abc

4、d中的磁通量增加． 2．磁場(chǎng)不變，由于處在磁場(chǎng)中的閉合電路的面積S發(fā)生變化而引起磁通量的變化 (1)閉合回路與磁場(chǎng)的夾角保持不變，改變閉合回路的面積，如圖4-1-3甲所示．用力將閉合金屬?gòu)椈扇蟮倪^(guò)程，線圈磁通量減小． (2)閉合回路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)而使閉合回路磁通量改變，如圖4-1-3乙所示．當(dāng)導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合回路的磁通量減?。? (3)由于閉合回路和磁場(chǎng)的夾角改變從而改變有效面積，如圖4-1-3丙所示，線框abcd繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)． 圖4-1-3 (4)由于磁場(chǎng)和處在磁場(chǎng)中閉合回路面積都發(fā)生變化時(shí)，引起穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化． 1．一個(gè)閉合的

5、線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流的原因可能是(　　) A．線圈周?chē)欢](méi)有磁場(chǎng) B．線圈周?chē)m然有磁場(chǎng)，但穿過(guò)線圈的磁通量太小 C．穿過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化 D．穿過(guò)線圈的磁通量一定為零 【解析】　穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，而不是看穿過(guò)線圈的磁通量是否為零，由于該線圈是閉合的，則沒(méi)有感應(yīng)電流的原因一定是穿過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，所以C選項(xiàng)正確． 【答案】　C 2．如圖4-1-4所示，下列各種情況中，穿過(guò)回路的磁通量增大的有(　　) 圖4-1-4 A．圖(甲)所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，先把由彈簧狀導(dǎo)線組成回路撐開(kāi)，而后放手，到恢復(fù)原狀的過(guò)程中 B．圖(乙

6、)所示，裸銅線ab在裸金屬導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 C．圖(丙)所示，條形磁鐵拔出線圈的過(guò)程中 D．圖(丁)所示，閉合線框遠(yuǎn)離與它在同一平面內(nèi)通電直導(dǎo)線的過(guò)程中 【解析】　由Φ＝BS得，題圖(甲)穿過(guò)回路的磁通量隨閉合回路面積的減小而減??；題圖(乙)穿過(guò)回路的磁通量隨閉合回路面積的增大而增加；題圖(丙)穿過(guò)線圈的磁通量隨磁極的遠(yuǎn)離而減??；題圖(丁)離通電直導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱；穿過(guò)線框的磁通量越小，故選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 3．如圖4-1-5所示，閉合線圈M固定．條形磁鐵S極向下以初速度v0沿過(guò)線圈圓心的豎直線下落過(guò)程中，以下說(shuō)法不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152081】

7、 圖4-1-5 A．穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化 B．磁鐵位于圖示位置2時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大 C．穿過(guò)線圈的磁通量先增多后減少 D．磁鐵位于圖示位置1和位置3時(shí)穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)方向相反 【解析】　當(dāng)條形磁鐵恰好位于位置2時(shí)，穿過(guò)線圈M的合磁通量向上且最大，因此全過(guò)程中穿過(guò)線圈M的磁通量，先增后減，選項(xiàng)A、B、C均正確；當(dāng)磁鐵在位置1時(shí)，穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)方向向上，當(dāng)磁鐵位于位置3時(shí)，穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)方向也向上，故D錯(cuò)誤． 【答案】　D 4．如圖4-1-6所示，線圈兩端接在電流表上組成閉合電路．在下列情況中，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是(　　) 圖4-1-6 A．線圈不動(dòng)，磁鐵插入線

8、圈 B．線圈不動(dòng)，磁鐵從線圈中撥出 C．磁鐵不動(dòng)，線圈上、下移動(dòng) D．磁鐵插在線圈內(nèi)不動(dòng) 【解析】　產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，線圈和電流計(jì)已經(jīng)組成閉合回路，只要穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計(jì)指針就偏轉(zhuǎn)．在選項(xiàng)A、B、C三種情況下，線圈和磁鐵發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流；而當(dāng)磁鐵插在線圈中不動(dòng)時(shí)，線圈中雖然有磁通量，但磁通量不變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流． 【答案】　D 5．如圖4-1-7所示，豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線通過(guò)恒定電流，有一個(gè)矩形線框與導(dǎo)線在同一平面，在下列情況中線框不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖4-1-7

9、 A．導(dǎo)線中電流變大 B．線框向右平動(dòng) C．線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) D．線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 【解析】　電流變大引起導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)增強(qiáng)，穿過(guò)線框的磁通量增，A正確；離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感線分布越稀疏，穿過(guò)線框的磁通量越小，B正確；線框繞ad邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，矩形線框的磁通量發(fā)生變化，C正確；線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)不變，因而穿過(guò)線框的磁通量不變，D錯(cuò)誤． 【答案】　D 6．(多選)如圖4-1-8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(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152082】 圖4-1-8 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 【解析】　在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，常常需要考慮線框進(jìn)場(chǎng)、出場(chǎng)和在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情況，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)abcd的磁通量都沒(méi)有發(fā)生變化． 【答案】　AC 磁通量是指在磁場(chǎng)中穿過(guò)某一面積S的磁感線條數(shù)，所以在判斷穿過(guò)回路的磁通量是否變化時(shí)，可以通過(guò)判斷穿過(guò)回路的磁感線條數(shù)是否變化來(lái)分析判定. 5