2018版高中物理 第4章 揭开电磁关系的奥秘 第1节 磁生电的探索学案 鲁科版选修1-1

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1、第1节　磁生电的探索 学　习　目　标 知　识　脉　络 1.了解电磁感应现象发现的历史过程，体会科学家探索自然规律的科学态度和科学方法． 2.通过实验，知道电磁感应现象及其产生的条件．(重点、难点) 3.了解法拉第及其对电磁学的贡献，认识发现磁生电现象对推动电磁学理论和电磁技术发展的重大意义. 　电 磁 感 应 现 象 1．历史的回顾 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，它提示了电现象和磁现象之间存在的某种联系． 2．实验观察 (1)没有电池也能产生电流：闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，回路中电流表的指针发生了偏转． (2)磁铁与螺线

2、管有相对运动时也能产生电流：在条形磁铁插入或螺线管的瞬间，电流表的指针发生了偏转．条形磁铁在螺线管中保持不动时，电流表的指针不发生偏转．如图4­1­1所示． 图4­1­1 3．产生感应电流的条件 穿过闭合回路中的磁通量发生变化，回路中就产生感应电流．产生感应电流的现象称为电磁感应现象． 4．电磁感应现象的发现具有极大的实用价值，对电生磁与磁生电的正确揭示，展现了电与磁间的密切联系和对称统一，为电磁学理论的发展创造了条件，进一步推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代． 1．奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁生电”的方法．(√) 2．英国科学家牛顿一直坚

3、持探索电磁感应现象，历时近十年的探索，终于获得了成功．(×) 3．闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流．(√) 闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中产生感应电流，这时穿过闭合回路的磁通量是否一定发生了变化？ 【提示】　只要有感应电流产生，穿过闭合回路的磁通量一定发生变化． 1．由于磁场变化而引起闭合电路的磁通量的变化 (1)由于磁场和闭合回路的相对运动改变磁场，如图4­1­2甲所示，当磁铁向下移动时，通过线圈的磁通量增加． 　甲　　　　　　　乙 图4­1­2 (2)由于电流改变而改变磁场，如图4­1­2乙所示，当直线电流I增大时，线圈abc

4、d中的磁通量增加． 2．磁场不变，由于处在磁场中的闭合电路的面积S发生变化而引起磁通量的变化 (1)闭合回路与磁场的夹角保持不变，改变闭合回路的面积，如图4­1­3甲所示．用力将闭合金属弹簧圈拉大的过程，线圈磁通量减小． (2)闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动而使闭合回路磁通量改变，如图4­1­3乙所示．当导体棒ab向右运动时，闭合回路的磁通量减小． (3)由于闭合回路和磁场的夹角改变从而改变有效面积，如图4­1­3丙所示，线框abcd绕OO′轴转动． 图4­1­3 (4)由于磁场和处在磁场中闭合回路面积都发生变化时，引起穿过闭合回路的磁通量发生变化． 1．一个闭合的

5、线圈中没有感应电流的原因可能是(　　) A．线圈周围一定没有磁场 B．线圈周围虽然有磁场，但穿过线圈的磁通量太小 C．穿过线圈的磁通量没有发生变化 D．穿过线圈的磁通量一定为零 【解析】　穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就产生感应电流，而不是看穿过线圈的磁通量是否为零，由于该线圈是闭合的，则没有感应电流的原因一定是穿过线圈的磁通量没有发生变化，所以C选项正确． 【答案】　C 2．如图4­1­4所示，下列各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有(　　) 图4­1­4 A．图(甲)所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成回路撑开，而后放手，到恢复原状的过程中 B．图(乙

6、)所示，裸铜线ab在裸金属导轨上向右匀速运动过程中 C．图(丙)所示，条形磁铁拔出线圈的过程中 D．图(丁)所示，闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线的过程中 【解析】　由Φ＝BS得，题图(甲)穿过回路的磁通量随闭合回路面积的减小而减小；题图(乙)穿过回路的磁通量随闭合回路面积的增大而增加；题图(丙)穿过线圈的磁通量随磁极的远离而减小；题图(丁)离通电直导线越远，磁场越弱；穿过线框的磁通量越小，故选项B正确． 【答案】　B 3．如图4­1­5所示，闭合线圈M固定．条形磁铁S极向下以初速度v0沿过线圈圆心的竖直线下落过程中，以下说法不正确的是(　　) 【导学号：18152081】

7、 图4­1­5 A．穿过线圈的磁通量发生变化 B．磁铁位于图示位置2时，穿过线圈的磁通量最大 C．穿过线圈的磁通量先增多后减少 D．磁铁位于图示位置1和位置3时穿过线圈的磁场方向相反 【解析】　当条形磁铁恰好位于位置2时，穿过线圈M的合磁通量向上且最大，因此全过程中穿过线圈M的磁通量，先增后减，选项A、B、C均正确；当磁铁在位置1时，穿过线圈的磁场方向向上，当磁铁位于位置3时，穿过线圈的磁场方向也向上，故D错误． 【答案】　D 4．如图4­1­6所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是(　　) 图4­1­6 A．线圈不动，磁铁插入线

8、圈 B．线圈不动，磁铁从线圈中拨出 C．磁铁不动，线圈上、下移动 D．磁铁插在线圈内不动 【解析】　产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏转．在选项A、B、C三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不产生感应电流． 【答案】　D 5．如图4­1­7所示，竖直放置的长直导线通过恒定电流，有一个矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线框不能产生感应电流的是(　　) 图4­1­7

9、 A．导线中电流变大 B．线框向右平动 C．线框以ad边为轴转动 D．线框以直导线为轴转动 【解析】　电流变大引起导线周围的磁场增强，穿过线框的磁通量增，A正确；离导线越远，磁感线分布越稀疏，穿过线框的磁通量越小，B正确；线框绕ad边转动时，矩形线框的磁通量发生变化，C正确；线框以直导线为轴转动，穿过线框的磁感线条数不变，因而穿过线框的磁通量不变，D错误． 【答案】　D 6．(多选)如图4­1­8所示，线框abcd从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是(　　) 【导学号：18152082】 图4­1­8 A．进入匀强磁场区域的过程中，abcd中有感应电流 B．在匀强磁场中加速运动时，abcd中有感应电流 C．在匀强磁场中匀速运动时，abcd中没有感应电流 D．离开匀强磁场区域的过程中，abcd中没有感应电流 【解析】　在有界的匀强磁场中，常常需要考虑线框进场、出场和在场中运动的情况，abcd在匀强磁场中无论匀速还是加速运动，穿过abcd的磁通量都没有发生变化． 【答案】　AC 磁通量是指在磁场中穿过某一面积S的磁感线条数，所以在判断穿过回路的磁通量是否变化时，可以通过判断穿过回路的磁感线条数是否变化来分析判定. 5