第2节 电磁感应现象及其应用(强基课—逐点理清物理观念)
课标要求 层级达标
1.知道磁通量。2.通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。3.知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。 学考层级 1.初步形成磁通量的概念，能解决简单的实际问题。2.能根据实验方案，验证电磁感应现象的知识，并能进行分析。3.能体会到电磁技术的应用对人类生活和社会发展带来的影响。
选考层级 1.理解磁通量的概念，掌握磁感应强度与磁通量的关系，综合所学知识解决实际问题。2.能分析电磁感应的实验现象，发现其中规律，形成合理的结论。3.能认识到电磁技术的应用对现代生活及社会带来的意义。
逐点清(一) 磁通量
[多维度理解]
1．定义
(1)B为________的磁感应强度，S为________磁场方向平面的面积。
(2)把磁感应强度B与面积S的________，称为穿过这个平面的磁通量。
2．计算公式：Φ＝______。
此公式的适用条件：
(1)______磁场；
(2)磁场与平面______。
3．单位：国际单位是______，简称______，符号为______，1 Wb＝1 T·m2。
4．磁通密度：磁感应强度又称____________，B＝，其中Sn为垂直于磁场方向的面积，表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直于磁感线的单位面积的________。
1．对磁通量的理解
(1)磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某平面的磁通量为正，则向外穿过这个平面的磁通量为负。若穿过某平面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该平面的合磁通量为净磁感线的条数。
(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量的大小不受线圈匝数的影响。同理，磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数n。
2．匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时：Φ＝BS。
B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈在磁场中的面积。
(2)B与S不垂直时；Φ＝BS⊥。S⊥为线圈在垂直于磁场方向上的投影面积，如图所示，Φ＝BSsin θ。
3．磁通量变化的计算
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|。但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。
[典例] 如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O、半径为1.0 cm，现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm、匝数为10匝；B线圈半径为2.0 cm、匝数为1匝；C线圈半径为0.5 cm、匝数为1匝。问(取π＝3.14，＝1.732)
(1)在B0减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？
(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？
尝试解答：
[全方位练明]
1．关于磁通量，下列说法正确的是( )
A．磁场中某处的磁感应强度越大，面积越大，则穿过线圈的磁通量一定就越大
B．放在某处的一个平面，穿过它的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零
C．磁通量的变化不一定是磁场的变化引起的
D．磁场中某处的磁感应强度不变，放在该处线圈的面积也不变，则磁通量一定不变
2.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶4 D．4∶1
逐点清(二) 电磁感应现象与应用
[多维度理解]
1．电磁感应现象
(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)
实验操作 实验现象(有无电流) 分析论证
导体棒静止 无 闭合回路包围的面积变化时,回路中有电流产生;闭合回路包围的面积不变时,回路中______电流产生
导体棒平行磁感线运动(与导轨不分离) 无
导体棒切割磁感线运动(与导轨不分离) 有
(2)探究条形磁铁在螺线管中运动是否产生电流(如图所示)
实验操作 实验现象(有无电流) 分析论证
N极插入线圈 有 线圈中的磁场______时,线圈中有感应电流;线圈中的磁场______时,线圈中无感应电流
N极停在线圈中 无
N极从线圈中抽出 有
S极插入线圈 有
S极停在线圈中 无
S极从线圈中抽出 有
(3)产生感应电流的条件：只要穿过闭合回路的________发生变化 ，闭合回路中就会产生电流。
(4)电磁感应：因穿过闭合回路的________变化而产生电流的现象。
(5)感应电流：__________中所产生的电流。
2．电磁感应的应用
(1)电磁感应现象的发现，进一步推动了电磁技术的发展，引领人类社会进入了______时代。
(2)电磁感应应用在计算机磁盘与磁记录、__________、动圈式话筒等。
磁通量变化的两类情形
1．由于磁场变化而引起穿过闭合回路的磁通量的变化：
(1)由于磁场和闭合回路的相对运动而改变闭合回路所在位置的磁场。如图甲所示，当磁铁向下移动时，通过线圈的磁通量增加。
(2)由于电流改变而改变闭合回路所在位置的磁场。如图乙所示，当直线电流I增大时，线圈abcd中的磁通量增加。
2．磁场不变，由于处在磁场中的闭合回路的面积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。如图丙所示，线框abcd绕OO′轴转动。
(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。
[全方位练明]
1．判断下列说法是否正确。
(1)只要有电流，电流周围就一定有磁场。( )
(2)只要有磁场，就一定有感应电流产生。( )
(3)只要磁场是变化的，闭合电路中就一定有感应电流产生。( )
(4)产生感应电流的原因都与变化和运动有关。( )
2．(2024·四川1月学考)如图所示，处于磁场中的导体棒和电流计连接成闭合回路。下列判断正确的是( )
A．导体棒沿着磁感线向上运动，有感应电流
B．导体棒沿着磁感线向下运动，有感应电流
C．导体棒垂直磁感线向左运动，有感应电流
D．导体棒垂直磁感线向右运动，无感应电流
3．(选自粤教版教材课后练习)某同学将电流计、线圈A和线圈B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路。
(1)当接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转。请分析其可能的原因。
(2)电路正常后，这套实验装置可以用于探究哪些物理问题？
第2节 电磁感应现象及其应用
逐点清(一)
[多维度理解]
1．(1)匀强磁场 垂直于 (2)乘积 2.BS (1)匀强
(2)垂直 3.韦伯 韦 Wb 4.磁通密度 磁通量
[典例] 解析：(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，故穿过A、B线圈的磁感线的条数相等。设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A、B，磁通量的改变量ΔΦA＝ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb。
(2)题图中线圈平面与磁场方向垂直，即磁场方向与线圈平面夹角为θ1＝90°，当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面的夹角为θ2＝60°，则Φ1′＝B0πr2sin θ1，Φ2′＝B0πr2sin θ2，磁通量的改变量ΔΦ＝|Φ2′－Φ1′|＝B0πr2(sin 90°－sin 60°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6 Wb。
答案：(1)1.256×10－4 Wb (2)8.4×10－6 Wb
[全方位练明]
1．选C 磁通量的大小与磁感应强度的大小、面积的大小以及磁场和平面的夹角有关，A、B、D错误，C正确。
2．选A 由图像可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为Φ＝B·πr2，因此穿过它们的磁通量之比为1∶1，A项正确。
逐点清(二)
[多维度理解]
1．(1)有 无 (2)变化 不变 (3)磁通量 (4)磁通量
(5)电磁感应 2.(1)电气 (2)无线充电
[全方位练明]
1．(1)√ (2)× (3)× (4)√
2．选C 导体棒沿着磁感线向上运动，导体棒没有切割磁感线，回路不会产生感应电流，故A错误；导体棒沿着磁感线向下运动，导体棒没有切割磁感线，回路不会产生感应电流，故B错误；导体棒垂直磁感线向左运动，导体棒切割磁感线，回路会产生感应电流，故C正确；导体棒垂直磁感线向右运动，导体棒切割磁感线，回路会产生感应电流，故D错误。
3．解析：(1)因为图中的开关不能控制含有电源的电路中电流的通断，也就是A线圈所在的电路，当接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转。所以应该把开关接在线圈A所在的回路中。
(2)电路正常后，本实验装置可以用于探究开关通断瞬间、滑动变阻器滑片移动过程中，线圈B中是否有感应电流产生，即观察电磁感应现象。
答案：(1)开关不能控制含有电源的电路中电流的通断
(2)电磁感应现象
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电磁感应现象及其应用
(强基课 逐点理清物理观念)
第 2 节
课标要求
1.知道磁通量。
2.通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。
3.知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
层级达标 学考 层级 1.初步形成磁通量的概念,能解决简单的实际问题。
2.能根据实验方案,验证电磁感应现象的知识,并能进行分析。
3.能体会到电磁技术的应用对人类生活和社会发展带来的影响。
选考 层级 1.理解磁通量的概念,掌握磁感应强度与磁通量的关系,综合所学知识解决实际问题。
2.能分析电磁感应的实验现象,发现其中规律,形成合理的结论。
3.能认识到电磁技术的应用对现代生活及社会带来的意义。
1
逐点清(一) 磁通量
2
逐点清(二) 电磁感应现象与应用
3
课时跟踪检测
CONTENTS
目录
逐点清(一) 磁通量
1.定义
(1)B为_________的磁感应强度,S为________磁场方向平面的面积。
(2)把磁感应强度B与面积S的______,称为穿过这个平面的磁通量。
2.计算公式:Φ=____。
此公式的适用条件:
(1)_____ 磁场;
(2)磁场与平面______。
多维度理解
匀强磁场
垂直于
乘积
BS
匀强
垂直
3.单位:国际单位是_____,简称___,符号为_____,1 Wb=1 T·m2。
4.磁通密度:磁感应强度又称_________,B=,其中Sn为垂直于磁场方向的面积,表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直于磁感线的单位面积的_______。
韦伯
韦
Wb
磁通密度
磁通量
[微点拨]
1.对磁通量的理解
(1)磁通量是标量,但是有正负。磁通量的正负不代表大小,只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某平面的磁通量为正,则向外穿过这个平面的磁通量为负。若穿过某平面的磁感线既有穿出,又有穿入,则穿过该平面的合磁通量为净磁感线的条数。
(2)磁通量与线圈的匝数无关,也就是说磁通量的大小不受线圈匝数的影响。同理,磁通量的变化量ΔΦ=|Φ2-Φ1|也不受线圈匝数的影响。所以,直接用公式求Φ、ΔΦ时,不必考虑线圈匝数n。
2.匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时:Φ=BS。
B指匀强磁场的磁感应强度,S为线圈在磁场中的面积。
(2)B与S不垂直时;Φ=BS⊥。S⊥为线圈在垂直于磁场方向上的投影面积,如图所示,Φ=BSsin θ。
3.磁通量变化的计算
(1)当B不变,有效面积S变化时,ΔΦ=B·ΔS。
(2)当B变化,S不变时,ΔΦ=ΔB·S。
(3)B和S同时变化,则ΔΦ=|Φ2-Φ1|。但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。
[典例] 如图所示,有一个垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O、半径为1.0 cm,现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C,圆心均在O处,A线圈半径为1.0 cm、匝数为10匝;B线圈半径为2.0 cm、匝数为1匝;C线圈半径为0.5 cm、匝数为1匝。问(取π=3.14,=1.732)
(1)在B0减为0.4 T的过程中,A和B中磁通量各改变多少
[答案] 1.256×10-4 Wb
[解析] A线圈半径为1.0 cm,正好和圆形磁场区域的半径相等,而B线圈半径为2.0 cm,大于圆形磁场区域的半径,故穿过A、B线圈的磁感线的条数相等。设圆形磁场区域的半径为R,对线圈A、B,磁通量的改变量ΔΦA=ΔΦB=|Φ2-Φ1|=(0.8-0.4)×3.14×(1×10-2)2 Wb=1.256×10-4 Wb。
(2)在磁场方向转过30°角的过程中,C中的磁通量改变多少
[答案] 8.4×10-6 Wb
[解析] 题图中线圈平面与磁场方向垂直,即磁场方向与线圈平面夹角为θ1=90°,当磁场方向转过30°角时,磁场方向与线圈平面的夹角为θ2=60°,则Φ1'=B0πr2sin θ1,Φ2'=B0πr2sin θ2,磁通量的改变量ΔΦ=|Φ2'-Φ1'|=B0πr2(sin 90°-sin 60°)=0.8×3.14×(5×10-3)2×(1-0.866)Wb≈
8.4×10-6 Wb。
1.关于磁通量,下列说法正确的是 ( )
A.磁场中某处的磁感应强度越大,面积越大,则穿过线圈的磁通量一定就越大
B.放在某处的一个平面,穿过它的磁通量为零,则该处磁感应强度一定为零
全方位练明
C.磁通量的变化不一定是磁场的变化引起的
D.磁场中某处的磁感应强度不变,放在该处线圈的面积也不变,则磁通量一定不变
解析:磁通量的大小与磁感应强度的大小、面积的大小以及磁场和平面的夹角有关,A、B、D错误,C正确。
√
2.如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。
圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、
b两线圈的磁通量之比为 ( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶4 D.4∶1
解析:由图像可知,穿过a、b两个线圈的磁通量均为Φ=B·πr2,因此穿过它们的磁通量之比为1∶1,A项正确。
√
逐点清(二) 电磁感应现象与应用
1.电磁感应现象
(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)
多维度理解
实验操作 实验现象(有无电流) 分析论证
导体棒静止 无 闭合回路包围的面积变化时,回路中___电流产生;闭合回路包围的面积不变时,回路中____电流产生
导体棒平行磁感线运动 (与导轨不分离) 无 导体棒切割磁感线运动 (与导轨不分离) 有 有
无
(2)探究条形磁铁在螺线管中运动是否产生电流(如图所示)
实验操作 实验现象(有无电流) 分析论证
N极插入线圈 有 线圈中的磁场_____时,线圈中有感应电流;线圈中的磁场______时,线圈中无感应电流
N极停在线圈中 无 N极从线圈中抽出 有 S极插入线圈 有 S极停在线圈中 无 S极从线圈中抽出 有 变化
不变
(3)产生感应电流的条件:只要穿过闭合回路的________发生变化 ,闭合回路中就会产生电流。
(4)电磁感应:因穿过闭合回路的________变化而产生电流的现象。
(5)感应电流:___________中所产生的电流。
磁通量
磁通量
电磁感应
2.电磁感应的应用
(1)电磁感应现象的发现,进一步推动了电磁技术的发展,引领人类社会进入了______时代。
(2)电磁感应应用在计算机磁盘与磁记录、__________、动圈式话筒等。
电气
无线充电
[微点拨]
磁通量变化的两类情形
1.由于磁场变化而引起穿过闭合回路的磁通量的变化:
(1)由于磁场和闭合回路的相对运动而改变闭合回路所在位置的磁场。如图甲所示,当磁铁向下移动时,通过线圈的磁通量增加。
(2)由于电流改变而改变闭合回路所在位置的磁场。如图乙所示,当直线电流I增大时,线圈abcd中的磁通量增加。
2.磁场不变,由于处在磁场中的闭合回路的面积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。如图丙所示,线框abcd绕OO'轴转动。
(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.判断下列说法是否正确。
(1)只要有电流,电流周围就一定有磁场。 ( )
(2)只要有磁场,就一定有感应电流产生。 ( )
(3)只要磁场是变化的,闭合电路中就一定有感应电流产生。 ( )
(4)产生感应电流的原因都与变化和运动有关。 ( )
全方位练明
√
×
×
√
2.(2024·四川1月学考)如图所示,处于磁场中的导体棒和电流计连接成闭合回路。下列判断正确的是 ( )
A.导体棒沿着磁感线向上运动,有感应电流
B.导体棒沿着磁感线向下运动,有感应电流
C.导体棒垂直磁感线向左运动,有感应电流
D.导体棒垂直磁感线向右运动,无感应电流
√
解析:导体棒沿着磁感线向上运动,导体棒没有切割磁感线,回路不会产生感应电流,故A错误;导体棒沿着磁感线向下运动,导体棒没有切割磁感线,回路不会产生感应电流,故B错误;导体棒垂直磁感线向左运动,导体棒切割磁感线,回路会产生感应电流,故C正确;导体棒垂直磁感线向右运动,导体棒切割磁感线,回路会产生感应电流,故D错误。
3.(选自粤教版教材课后练习)某同学将电流计、线圈A和线圈B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路。
(1)当接通、断开开关时,电流计的指针都没有偏转。请分析其可能的原因。
答案:开关不能控制含有电源的电路中电流的通断
解析:因为图中的开关不能控制含有电源的电路中电流的通断,也就是A线的电路,当接通、断开开关时,电流计的指针都没有偏转。所以应该把开关接在线圈A所在的回路中。
(2)电路正常后,这套实验装置可以用于探究哪些物理问题
答案:电磁感应现象
解析:电路正常后,本实验装置可以用于探究开关通断瞬间、滑动变阻器滑片移动过程中,线圈B中是否有感应电流产生,即观察电磁感应现象。
课时跟踪检测
1
2
3
4
5
6
1.我国是对磁现象认识最早的国家之一,公元前4世纪左右成书的《管子》中就有“上有慈石者,其下有铜金”的记载,“慈石”是指磁铁矿,“铜金”是指黄铁矿或黄铜矿,常与磁铁矿共生。这是关于磁的最早记载。关于磁通量和电磁感应现象,下列说法正确的是 ( )
A.磁通量是矢量,不仅有大小而且有方向,磁感应强度越大,磁通量越大
B.若发生电磁感应现象,则穿过闭合回路的磁通量一定变化
C.电磁感应现象最先是由奥斯特通过实验发现的,此现象中机械能转化为电能
D.其他条件不变时,线圈面积S越大,则磁通量Φ也越大
√
6
解析:磁通量是标量。在匀强磁场中,当磁感线与闭合回路垂直时,磁感应强度越大,磁通量越大,当磁感线与闭合回路平行时,磁通量Φ为零,A错误;由电磁感应现象的产生条件可知,B正确;电磁感应现象最先是由法拉第通过实验发现的,C错误;在匀强磁场中,只有线圈与磁场有一定夹角时,线圈面积S越大,磁通量Φ越大,当磁感线与闭合回路平行时,磁通量Φ为零,D错误。
1
2
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4
5
1
5
6
2.图中的手机正在进行无线充电。充电底座接入的交变电流激发变化的磁场,使手机内产生感应电流,从而实现无线充电的功能。这种充电方式利用的原理是 ( )
A.静电屏蔽 B.电荷守恒
C.电磁感应 D.尖端放电
解析:充电底座接入的交变电流激发变化的磁场,使手机中的受电线圈感应出电流,故手机无线充电利用的原理是电磁感应。故选C。
2
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√
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5
6
3.(多选)如图所示,仅在矩形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,闭合圆形导线圈由位置1沿直线穿越磁场运动至位置2。关于能产生感应电流的过程,下列说法中正确的是 ( )
A.线圈进入磁场过程
B.线圈完全进入磁场后至离开磁场前
C.线圈离开磁场的过程
D.线圈离开磁场后远离矩形区域的过程
2
3
4
√
√
1
5
6
解析:线圈进入磁场过程,穿过线圈的磁通量增加,线圈中有感应电流,故A正确;线圈完全进入磁场后至离开磁场前,穿过线圈的磁通量不变,没有感应电流,故B错误;线圈离开磁场过程,穿过线圈的磁通量减小,线圈中有感应电流,故C正确;线圈离开磁场后远离矩形区域的过程,穿过线圈的磁通量为零,没有感应电流,故D错误。
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4.如图所示,把一个铜环先后放入甲、乙两个足够大的磁场中,甲为匀强磁场,乙为非匀强磁场。磁场的中心轴AB、A'B'垂直铜环平面且通过圆心,OO'为圆环的竖直对称轴。下列说法正确的是 ( )
2
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6
A.将铜环沿AB、A'B'方向移动,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
B.将铜环绕OO'轴翻转,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
C.将铜环绕轴AB、A'B'旋转,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
D.将铜环沿垂直AB、A'B'方向上下来回移动,甲、乙两图中的铜环都有感应电流
2
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√
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解析:将铜环沿AB、A'B'方向移动,甲图中铜环内的磁通量不变,没有感应电流,乙图中铜环内的磁通量发生变化,有感应电流,故A错误;将铜环绕OO'轴翻转,甲、乙两图中的铜环内磁通量都发生变化,都有感应电流,故B正确;将铜环绕轴AB、A'B'旋转,甲、乙两图中的铜环内的磁通量都不变,故都没有感应电流,故C错误;将铜环沿垂直AB、A'B'方向上下来回移动,甲图中的铜环内的磁通量不变,没有感应电流,乙图中的铜环内的磁通量变化,有感应电流,故D错误。
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6
5.下列四幅图所描述的情境,线圈中能够产生感应电流的是 ( )
A.甲图中,线圈与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁
B.乙图中,线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向运动
C.丙图中,条形磁铁快速穿过有缺口的线圈
D.丁图中,线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动
2
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√
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5
6
解析:题图甲中,穿过回路的磁通量始终为零,不产生感应电流,故A错误;题图乙中,线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向运动,穿过回路的磁通量始终不变,不产生感应电流,故B错误;题图丙中,线圈不是闭合回路,无法产生感应电流,故C错误;题图丁中,线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动,穿过闭合回路的磁通量发生变化,有感应电流,故D正确。
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6.(20分)我国的探月卫星在进入近地点的地月转移轨道时,假设卫星中有一边长为50 cm的正方形闭合导线框,由于卫星的姿势变化,其由水平方向转至竖直方向,此时地磁场磁感应强度B=4×10-5 T,方向如图所示(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。求:
2
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4
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6
(1)该过程中穿过导线框磁通量的改变量;
答案:1.4×10-5 Wb
解析:设导线框在水平位置时导线框平面的法线方向竖直向上,则穿过导线框的磁通量:
Φ1=BScos 53°=6.0×10-6 Wb
2
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1
5
6
当导线框转至竖直位置时,导线框平面的法线方向水平向右,与磁感线所成的角为143°,穿过导线框的磁通量:
Φ2=BScos 143°=-8.0×10-6 Wb
该过程磁通量的改变量:
ΔΦ=|Φ2-Φ1|=1.4×10-5 Wb。
2
3
4
1
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6
(2)该过程导线框中有无感应电流产生。
答案:有感应电流产生
解析:因为该过程穿过闭合导线框的磁通量发生了变化,所以一定有感应电流产生。
2
3
4课时跟踪检测(二十一) 电磁感应现象及其应用
(选择题1～5小题，每小题4分。本检测卷满分40分)
1．我国是对磁现象认识最早的国家之一，公元前4世纪左右成书的《管子》中就有“上有慈石者，其下有铜金”的记载，“慈石”是指磁铁矿，“铜金”是指黄铁矿或黄铜矿，常与磁铁矿共生。这是关于磁的最早记载。关于磁通量和电磁感应现象，下列说法正确的是( )
A．磁通量是矢量，不仅有大小而且有方向，磁感应强度越大，磁通量越大
B．若发生电磁感应现象，则穿过闭合回路的磁通量一定变化
C．电磁感应现象最先是由奥斯特通过实验发现的，此现象中机械能转化为电能
D．其他条件不变时，线圈面积S越大，则磁通量Φ也越大
2．图中的手机正在进行无线充电。充电底座接入的交变电流激发变化的磁场，使手机内产生感应电流，从而实现无线充电的功能。这种充电方式利用的原理是( )
A．静电屏蔽 B．电荷守恒
C．电磁感应 D．尖端放电
3．(多选)如图所示，仅在矩形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，闭合圆形导线圈由位置1沿直线穿越磁场运动至位置2。关于能产生感应电流的过程，下列说法中正确的是( )
A．线圈进入磁场过程
B．线圈完全进入磁场后至离开磁场前
C．线圈离开磁场的过程
D．线圈离开磁场后远离矩形区域的过程
4．如图所示，把一个铜环先后放入甲、乙两个足够大的磁场中，甲为匀强磁场，乙为非匀强磁场。磁场的中心轴AB、A′B′垂直铜环平面且通过圆心，OO′为圆环的竖直对称轴。下列说法正确的是( )
A．将铜环沿AB、A′B′方向移动，甲、乙两图中的铜环都有感应电流
B．将铜环绕OO′轴翻转，甲、乙两图中的铜环都有感应电流
C．将铜环绕轴AB、A′B′旋转，甲、乙两图中的铜环都有感应电流
D．将铜环沿垂直AB、A′B′方向上下来回移动，甲、乙两图中的铜环都有感应电流
5．下列四幅图所描述的情境，线圈中能够产生感应电流的是( )
A．甲图中，线圈与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁
B．乙图中，线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向运动
C．丙图中，条形磁铁快速穿过有缺口的线圈
D．丁图中，线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动
6. (20分)我国的探月卫星在进入近地点的地月转移轨道时，假设卫星中有一边长为50 cm的正方形闭合导线框，由于卫星的姿势变化，其由水平方向转至竖直方向，此时地磁场磁感应强度B＝4×10－5 T，方向如图所示(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。求：
(1)该过程中穿过导线框磁通量的改变量；
(2)该过程导线框中有无感应电流产生。
课时跟踪检测(二十一)
1．选B 磁通量是标量。在匀强磁场中，当磁感线与闭合回路垂直时，磁感应强度越大，磁通量越大，当磁感线与闭合回路平行时，磁通量Φ为零，A错误；由电磁感应现象的产生条件可知，B正确；电磁感应现象最先是由法拉第通过实验发现的，C错误；在匀强磁场中，只有线圈与磁场有一定夹角时，线圈面积S越大，磁通量Φ越大，当磁感线与闭合回路平行时，磁通量Φ为零，D错误。
2．选C 充电底座接入的交变电流激发变化的磁场，使手机中的受电线圈感应出电流，故手机无线充电利用的原理是电磁感应。故选C。
3．选AC 线圈进入磁场过程，穿过线圈的磁通量增加，线圈中有感应电流，故A正确；线圈完全进入磁场后至离开磁场前，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，故B错误；线圈离开磁场过程，穿过线圈的磁通量减小，线圈中有感应电流，故C正确；线圈离开磁场后远离矩形区域的过程，穿过线圈的磁通量为零，没有感应电流，故D错误。
4．选B 将铜环沿AB、A′B′方向移动，甲图中铜环内的磁通量不变，没有感应电流，乙图中铜环内的磁通量发生变化，有感应电流，故A错误；将铜环绕OO′轴翻转，甲、乙两图中的铜环内磁通量都发生变化，都有感应电流，故B正确；将铜环绕轴AB、A′B′旋转，甲、乙两图中的铜环内的磁通量都不变，故都没有感应电流，故C错误；将铜环沿垂直AB、A′B′方向上下来回移动，甲图中的铜环内的磁通量不变，没有感应电流，乙图中的铜环内的磁通量变化，有感应电流，故D错误。
5．选D 题图甲中，穿过回路的磁通量始终为零，不产生感应电流，故A错误；题图乙中，线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向运动，穿过回路的磁通量始终不变，不产生感应电流，故B错误；题图丙中，线圈不是闭合回路，无法产生感应电流，故C错误；题图丁中，线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动，穿过闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流，故D正确。
6．解析：(1)设导线框在水平位置时导线框平面的法线方向竖直向上，则穿过导线框的磁通量：
Φ1＝BScos 53°＝6.0×10－6 Wb
当导线框转至竖直位置时，导线框平面的法线方向水平向右，与磁感线所成的角为143°，穿过导线框的磁通量：
Φ2＝BScos 143°＝－8.0×10－6 Wb
该过程磁通量的改变量：
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝1.4×10－5 Wb。
(2)因为该过程穿过闭合导线框的磁通量发生了变化，所以一定有感应电流产生。
答案：(1)1.4×10－5 Wb (2)有感应电流产生
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