通用版2018-2019版高中物理第1章電磁感應與現(xiàn)代生活1.1電磁感應--劃時代的發(fā)現(xiàn)學案滬科版選修3 .doc

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1.1電磁感應劃時代的發(fā)現(xiàn)目標定位 1.知道奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應、法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象.2.知道磁通量和磁通量變化量的含義.3.知道感應電流的產生條件.一、劃時代的發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的英格蘭科學研究方法中有一種叫做對稱思維的方法.在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應之后，學術界提出了什么新課題？答案根據(jù)對稱思維的方法，學術界開始了對“把磁轉變?yōu)殡姟钡难芯?要點總結1.新課題的提出：奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，即“電能轉化為磁”.根據(jù)對稱思維的方法，法拉第在1822年提出了自己的新課題：“把磁轉變?yōu)殡姟?2.深入探究得真諦：法拉第把這種由磁得到電的現(xiàn)象叫做電磁感應現(xiàn)象.產生的電流叫做感應電流.他把引起電流的原因概括為：變化的電流、變化的磁場、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體等.二、磁通量及其變化如圖1所示，框架的面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B.試求：圖1(1)框架平面與磁感應強度B垂直時，穿過框架平面的磁通量為多少？(2)若框架繞OO轉過60，則穿過框架平面的磁通量為多少？(3)若從圖示位置轉過90，則穿過框架平面的磁通量的變化量為多少？(4)若從圖示位置轉過180，則穿過框架平面的磁通量的變化量為多少？答案(1)BS(2)BS(3)BS(4)2BS要點總結1.磁通量(1)定義：閉合導體回路的面積與垂直穿過它的磁感應強度的乘積叫磁通量，符號為.在數(shù)值上等于穿過投影面的磁感線的條數(shù).(2)公式：BS.其中S為回路平面在垂直磁場方向上的投影面積，也稱為有效面積.所以當回路平面與磁場方向之間的夾角為時，磁通量BSsin_，如圖2所示.圖2(3)單位：韋伯，簡稱韋，符號是Wb.(4)注意：磁通量是標量，但有正、負之分.一般來說，如果磁感線從線圈的正面穿入，線圈的磁通量就為“”，磁感線從線圈的反面穿入，線圈的磁通量就為“”.磁通量與線圈的匝數(shù)無關(填“有關”或“無關”).2.磁通量的變化量(1)當B不變，有效面積S變化時，BS.(2)當B變化，S不變時，BS.(3)B和S同時變化，則21，但此時BS.特別提醒：計算穿過某平面的磁通量變化量時，要注意前、后磁通量的正、負值，如原磁通量1BS，當平面轉過180后，磁通量2BS，磁通量的變化量2BS.例1如圖3所示，有一垂直紙面向里的勻強磁場，B0.8 T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm.現(xiàn)于紙面內先后放上圓線圈A、B、C，圓心均處于O處.線圈A的半徑為1 cm，10匝；線圈B的半徑為2 cm,1匝；線圈C的半徑為0.5 cm,1匝.問：圖3(1)在B減為0.4 T的過程中，線圈A和線圈B中的磁通量變化多少？(2)在磁場轉過90角的過程中，線圈C中的磁通量變化了多少？轉過180角呢？答案(1)A、B線圈的磁通量均減少了1.256104 Wb(2)減少了6.28105 Wb減少了1.256104 Wb解析(1)A、B線圈中的磁通量始終一樣，故它們的變化量也一樣.(BB)r21.256104 Wb即A、B線圈中的磁通量都減少1.256104 Wb(2)對線圈C，1Br26.28105 Wb當轉過90時，20，故12106.28105 Wb6.28105 Wb當轉過180時，磁感線從另一側穿過線圈，若取1為正，則3為負，有3Br2，故2312Br21.256104 Wb.例2磁通量是研究電磁感應現(xiàn)象的重要物理量，如圖4所示，通有恒定電流的導線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉到位置2，設先后兩次通過線框的磁通量變化量分別為1和2，則()圖4A.12 B.12C.12.將閉合線框從位置1平移到位置2，磁感線是從閉合線框的同一面穿過的，所以1|21|12；將閉合線框從位置1繞cd邊翻轉到位置2，磁感線分別從閉合線框的正反兩面穿過，所以2|(2)1|12(以原來磁感線穿過的方向為正方向，則后來從另一面穿過的方向為負方向)，故正確選項為C.三、感應電流的產生條件1.實驗1：如圖5所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中有電流產生，但條形磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中無電流產生.(填“有”或“無”)圖52.實驗2：如圖6所示，導體AB做切割磁感線運動時，線路中有電流產生，而導體AB順著磁感線運動時，線路中無電流產生(填“有”或“無”).圖63.實驗3：如圖7所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，當開關S接通或斷開時，電流表中有電流通過；若開關S一直閉合，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中有電流通過；而開關一直閉合，滑動變阻器滑動觸頭不動時，電流表中無電流產生(填“有”或“無”).圖74.上述三個實驗產生感應電流的情況不同，但其中肯定有某種共同的原因，完成下表并總結產生感應電流的條件.實驗1閉合電路中磁感應強度B變化，閉合電路的面積S不變共同原因：閉合電路中磁通量發(fā)生變化實驗2閉合電路中磁感應強度B不變，閉合電路的面積S變化實驗3閉合電路中磁感應強度B變化，閉合電路的面積S不變總結：實驗1是磁體即磁場運動改變磁通量；實驗2是通過導體相對磁場運動改變磁通量；實驗3通過改變電流從而改變磁場強弱，進而改變磁通量，所以可以將產生感應電流的條件描述為“只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產生感應電流”.要點總結1.產生感應電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.2.例如：閉合電路的一部分導體在磁場內做切割磁感線運動.在利用“切割”來討論和判斷有無感應電流時，應該注意：(1)導體是否將磁感線“割斷”，如果沒有“割斷”就不能說切割.如圖8所示，甲、乙兩圖中，導線是真“切割”，而圖丙中，導體沒有切割磁感線.圖8(2)是否僅是閉合電路的一部分導體在磁場內做切割磁感線運動，如圖丁.如果由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去.例3下圖中能產生感應電流的是()答案B解析A選項中，電路沒有閉合，無感應電流；B選項中，面積增大，通過閉合電路的磁通量增大，有感應電流；C選項中，穿過線圈的磁感線相互抵消，恒為零，無感應電流；D選項中，磁通量不發(fā)生變化，無感應電流.1.電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產生感應電流的兩個條件，二者缺一不可.2.磁通量發(fā)生變化，其主要內涵體現(xiàn)在“變化”上，磁通量很大，若沒有變化也不會產生感應電流，磁通量雖然是零，但是如果在變化仍然可以產生感應電流.例4金屬矩形線圈abcd在勻強磁場中做如圖所示的運動，線圈中有感應電流的是()答案A解析在選項B、C中，線圈中的磁通量始終為零，不產生感應電流；選項D中磁通量始終最大，保持不變，也沒有感應電流；選項A中，在線圈轉動過程中，磁通量做周期性變化，產生感應電流，故A正確.1.(電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與認識)在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是()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，一段時間后觀察電流表的變化C.將一房間內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，觀察電流表的變化答案D解析同時滿足電路閉合和穿過電路的磁通量發(fā)生變化這兩個條件，電路中才會產生感應電流，本題中的A、B選項都不會使得電路中的磁通量發(fā)生變化，并不滿足產生感應電流的條件，故都不正確.C選項中磁鐵插入線圈時，雖有短暫電流產生，但未能及時觀察，C項錯誤.在給線圈通電、斷電瞬間，會引起穿過另一線圈的閉合電路磁通量發(fā)生變化，產生感應電流，因此D項正確.2.(對磁通量的理解)如圖9所示，a、b是兩個同平面、同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓環(huán)且與兩環(huán)平面垂直，則穿過兩圓環(huán)的磁通量a、b的大小關系為()圖9A.abB.abC.abD.不能比較答案A解析條形磁鐵磁場的磁感線的分布特點是：磁鐵內、外磁感線的條數(shù)相同；磁鐵內、外磁感線的方向相反；磁鐵外部磁感線的分布是兩端密、中間疏.兩個同心放置的同平面的金屬圓環(huán)與磁鐵垂直且磁鐵在中央時，通過圓環(huán)的磁感線的俯視圖如圖所示，穿過圓環(huán)的磁通量進出，由于兩圓環(huán)面積SaSb，兩圓環(huán)的進相同，而出ab，故A正確.3.(感應電流的產生條件)(多選)如圖10所示，豎直放置的長直導線通有恒定電流，有一矩形線框與導線在同一平面內，在下列情況中線框產生感應電流的是()圖10A.導線中的電流變大B.線框向右平動C.線框向下平動D.線框以AB邊為軸轉動答案ABD4.(感應電流的產生條件)如圖11所示，繞在鐵心上的線圈與電源、滑動變阻器和開關組成閉合回路，在鐵心的右端套有一個表面絕緣的銅環(huán)A，下列各種情況中銅環(huán)A中沒有感應電流的是()圖11A.線圈中通以恒定的電流B.通電時，使滑動變阻器的滑片P勻速移動C.通電時，使滑動變阻器的滑片P加速移動D.將開關突然斷開的瞬間答案A解析只要通電時滑動變阻器的滑片P移動，電路中電流就會發(fā)生變化，變化的電流產生變化的磁場，銅環(huán)A中磁通量發(fā)生變化，有感應電流；同樣，將開關斷開瞬間，電路中電流從有到無，仍會在銅環(huán)A中產生感應電流.