2018-2019高中物理 第2章 電磁感應(yīng)與電磁場(chǎng) 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)學(xué)案 粵教版選修1 -1.doc

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第一節(jié)　電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 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. [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] [知識(shí)梳理] 一、法拉第與電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1．實(shí)驗(yàn)觀察 (1)磁鐵與螺線管有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生電流．在條形磁鐵插入或拔出螺線管的瞬間，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211所示． 圖211 (2)改變?cè)€圈中的電流，改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，在副線圈中也能產(chǎn)生電流．當(dāng)開(kāi)關(guān)接通瞬間、斷開(kāi)瞬間、開(kāi)關(guān)接通變阻器滑片移動(dòng)時(shí)，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)；開(kāi)關(guān)接通變阻器滑片不動(dòng)時(shí)，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．如圖212所示． 圖212 2．法拉第的實(shí)驗(yàn)結(jié)論 只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生．這種由于磁通量的變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流． 二、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1．電動(dòng)勢(shì)：描述電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量． 2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)． [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．思考判斷 (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)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．(√) (3)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)生了變化．(√) (4)只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流．() (5)線框不閉合，即使穿過(guò)線框的磁通量變化，線框中也沒(méi)有感應(yīng)電流．(√) (6)如果穿過(guò)斷開(kāi)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中沒(méi)有感應(yīng)電流，也沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．() [提示]　(4)若磁通量不發(fā)生變化，則沒(méi)有感應(yīng)電流． (6)只要磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)． 2．關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．只要閉合電路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，閉合電路中就一定有感應(yīng)電流 B．只要閉合電路中有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流 C．只要導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生 D．只要穿過(guò)閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流 D　[只有穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，D正確．] 3．如圖213所示，三角形線圈abc放在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并做下列運(yùn)動(dòng)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖213 A．向上平移 B．向右平移 C．向左平移 D．以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng) D　[以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈中的磁通量發(fā)生變化，而將線圈上、下、左、右平移時(shí)穿過(guò)矩形線圈的磁通量不變，根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知選項(xiàng)D正確．] [合 作 探 究攻 重 難] 對(duì)磁通量及其變化量的理解 根據(jù)磁通量的定義式Φ＝BS，引起磁通量變化的方法有 1．閉合回路的面積不變，由于磁場(chǎng)變化而引起閉合回路的磁通量的變化． 2．磁場(chǎng)不變，由于閉合回路的面積發(fā)生變化而引起閉合回路的磁通量的變化． 3．磁場(chǎng)、閉合回路面積都發(fā)生變化時(shí)，也可引起穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化． 總之，穿過(guò)閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化時(shí)磁通量就發(fā)生了變化． 　如圖214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(guò)程中，穿過(guò)環(huán)形線圈的磁通量將(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：71082043】 圖214 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 思路點(diǎn)撥：①分析條形磁鐵周圍磁感線的特點(diǎn)． ②由磁通量的意義分析線圈磁通量的變化． A　[穿過(guò)線圈的磁通量應(yīng)以磁鐵內(nèi)部磁場(chǎng)為主，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．] (1)磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，其正、負(fù)分別表示與規(guī)定的穿入方向相同、相反. (2)若穿過(guò)某線圈有方向相反的磁場(chǎng)，則線圈的磁通量為它們抵消后凈的磁感線的條數(shù). [針對(duì)訓(xùn)練] 1．如圖215所示，在垂直于紙面的范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)矩形閉合線框abcd，線框平面與磁場(chǎng)垂直．在下列情況中，線框中磁通量發(fā)生變化的是(　　) 圖215 A．線框沿紙面向左勻速運(yùn)動(dòng) B．線框沿紙面向左加速運(yùn)動(dòng) C．線框垂直紙面向外運(yùn)動(dòng) D．線框繞ad邊轉(zhuǎn)動(dòng) D　[線框沿紙面向左勻速、加速運(yùn)動(dòng)，只要不出磁場(chǎng)，磁通量不變，線框垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，磁通量也不變．線框繞ad邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量變化．故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．] 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件及方法 1．感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，無(wú)論是閉合回路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，還是穿過(guò)回路的磁場(chǎng)或回路的面積發(fā)生變化，都會(huì)引起穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，在回路中就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生．其條件可以歸納為兩個(gè)：一是電路本身必須閉合，二是穿過(guò)回路本身的磁通量發(fā)生變化．主要體現(xiàn)在“變化”上，回路中有沒(méi)有磁通量穿過(guò)不是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，如果穿過(guò)回路的磁通量很大但無(wú)變化，那么無(wú)論多么大，都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流． 2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法 (1)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 如圖216所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中有電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中無(wú)電流產(chǎn)生． 圖216　　　　　　圖217 (2)磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng) 如圖217所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中有電流產(chǎn)生，但磁鐵在線圈中靜止不動(dòng)時(shí)，線圈中無(wú)電流產(chǎn)生． (3)改變螺線管AB中的電流 如圖218所示，將小螺線管AB插入大螺線管CD中不動(dòng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通或斷開(kāi)時(shí)，電流表中有電流通過(guò)；若開(kāi)關(guān)S一直接通，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，電流表中也有電流通過(guò)． 圖218 　如圖所示，矩形線框在磁場(chǎng)中做各種運(yùn)動(dòng)，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　D B　[感應(yīng)電流產(chǎn)生條件為：①磁通量發(fā)生變化；②閉合回路．A、C、D中穿過(guò)矩形線框的磁通量都不變，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流．] 閉合回路磁通量發(fā)生變化，回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 [針對(duì)訓(xùn)練] 2．如圖219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(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：71082044】 圖219 A．線圈不動(dòng)，磁鐵插入線圈時(shí) B．線圈不動(dòng)，磁鐵從線圈中拔出 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) D　[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．] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．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)”．在圖2110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.下列判斷正確的是(　　) 圖2110 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．] 2．在一根水平方向的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線下方，有一個(gè)小線框abcd，放置在跟長(zhǎng)導(dǎo)線同一豎直平面內(nèi)，今使小線框分別做如圖所示的四種不同的運(yùn)動(dòng)，其中線框磁通量沒(méi)有變化的是(　　) A．左右平移 B．上下平移 C．在紙面前后平移 D．繞ab、cd邊的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng) A　[長(zhǎng)直導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)是不均勻的，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度越小，因此線框上下平移、在紙面前后平移、繞ab、cd邊的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量均發(fā)生變化，但線框左右平移時(shí)，磁通量不發(fā)生變化．] 3．如圖2111所示，將一個(gè)矩形線圈放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若線圈平面平行于磁感線，則下列運(yùn)動(dòng)中，在線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：71082045】 圖2111 A．矩形線圈做平行于磁感線的平移運(yùn)動(dòng) B．矩形線圈做垂直于磁感線的平移運(yùn)動(dòng) C．矩形線圈繞AB邊轉(zhuǎn)動(dòng) D．矩形線圈繞BC邊轉(zhuǎn)動(dòng) C　[A、B、D三個(gè)選項(xiàng)中在發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化時(shí)，沒(méi)有引起磁通量的變化，故都沒(méi)有發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生．C選項(xiàng)中，線圈的磁通量發(fā)生了改變，故線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流．]