一、划时代的发现
［要点导学］
1、不同自然现象之间是有相互联系的，而这种联系可以通过我们的观察与思考来发现。例如摩擦生热则表明了机械运动与热运动是互相联系的，奥斯特之所以能够发现电流产生磁场，就是因为他相信不同自然现象之间是互相联系和互相转化的。
2、机遇总是青睐那些有准备的头脑，奥斯特的发现是必然中的偶然。发现中子的历史过程（在选修3-5中学习）也说明了这一点。小居里夫妇首先发现这种不带电的未知射线，他们误认为这是能量很高的射线，一项划时代的伟大发现就与小居里夫妇擦肩而过了。当查德威克遇到这种未知射线时，查德威克很快就想到这种不带电的射线可能是高速运动的中子流，因为查德威克的老师卢瑟神福早已预言中子的存在，所以查德威克的头脑是一个有准备的头脑，查德威克就首先发现了中子，并因此获得诺贝尔物理学奖。所以学会用联系的眼光看待世界，比记住奥斯特实验重要得多。
3、法拉第就是用联系的眼光看待世界的人，他坚信既然电流能够产生磁场，那么利用磁场应该可以产生电流。信念是一种力量，但信念不能代替事实。探索“磁生电”的道路非常艰苦，法拉第为此寻找了10年之久，我们要学习的就是这种百折不挠的探索精神。
4、法拉第为什么走了10年弯路，这个问题值得我们研究。原来自然界的联系不是简单的联系，自然界的对称不是简单的对称，“磁生电”不象“电生磁”那样简单，“磁生电”必须在变化、运动的过程中才能出现。法拉第的弯路应该使我们对自然界的联系和对称的认识更加深刻、更加全面。
［范例精析］
例1 奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么。
解析法拉第把能引起感应电流的实验现象归纳为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。它们都与变化和运动有关。
拓展法国物理学家安培也曾将恒定电流或磁铁放在导体线圈的附近，希望在线圈中看到被“感应”出来的电流，可是这种努力均无收获。因为“磁生电”是在变化或运动中产生的物理现象。
例2 自然界的确存在对称美，质点间的万有引力F=Gm1m2/r2和电荷间的库仑力F=kq1q2/r2就是一个对称美的例子。电荷间的相互作用是通过电场传递的，质点间的相互作用则是通过引力场传递的。点电荷q的在相距为r处的电场强度是E=kq/r2，那么质点m在相距为r处的引力场强度是多少呢？如果两质点间距离变小，引力一定做正功，两质点的引力势能一定减少。如果两电荷间距离变小，库仑力一定做正功吗？两电荷的电势能一定减少吗？请简述理由。
解析 可以应用点电荷电场的定义方法定义质点的引力场强度,EG=FG/m1=Gm/r2如果两电荷间距离变小，库仑力不一定做正功，因为库仑力可能是吸引力，也可能是排斥力。如果库仑力是吸引力，两电荷间距离变小则电势能减少；如果库仑力是排斥力，则两电荷间距离变小电势能增大。
拓展 由以上分析可见，万有引力和库仑力虽然有对称性，但是因为电荷有正负两种，而质点只有一种，所以库仑力做功的情况就要比万有引力做功复杂一些。
［能力训练］
1．史料记载“1831年8月29日这一天，法拉第在接通电池的一刹那，偶然看到检流计指针动了一下，接着便回到了原位，然后就一直停住不动。……”法拉第因此发现了电磁感应现象，图4-1-1是这个实验的示意图 。又有史料记载“瑞士物理学家科拉顿设计了一个利用磁铁在闭合线圈中获取电流的实验：将一块磁铁在螺线管中移动，使导线中产生感应电流。为了排除磁铁移动对检流计指针偏转的影响，他把检流计放到隔壁房间中去，用长导线把检流计和螺线管连接起来。实验开始了，科拉顿把磁铁插到线圈中去以后，就跑到隔壁房间中去，但他十分痛心地看到检流计的小磁针静止在原位。”科拉顿没能发现电磁感应现象，他的实验示意图见图4-1-2。请你分析一下，科拉顿没能看到电磁感应现象的原因是什么？
科拉顿没能看到电磁感应现象的原因是因为电磁感应现象是在变化或运动的过程中出现的，当科拉顿赶到隔壁房间去时，检流小磁针已经动过了，所以他没能看到电磁感应现象。
2．科学家对自然现象和自然规律的某些信念在科学发现中起着重要的作用。结合具体例子说说这种作用。
牛顿相信使苹果下落的力和“使月亮下落的力”是同一种力，导致万有引力定律的发现（牛顿认为如果月亮不下落，应该是沿轨道圆的切线运动，现在月亮沿圆周运动，所以月亮实际上是下落了）；奥斯特、法拉第相信电与磁是相互联系的，导致他们分别发现了电流的磁效应和电磁感应现象。
3．设有两个物体，一个是热的，另一个是冷的，或更确切他说：一个物体的温度比另一个高些。我们使它们进行接触，并使它们不受到任何外界影响，我们知道，最后它们会达到同样的温度。但是这个情况是怎样发生的呢？从它们开始接触起到它们达到同样温度的时间里，究竟发生了什么呢？有人的脑海中想象这么一个图景：热从一个物体流向另一个物体，正如水由较高的水位流向较低的水位一样。于是这些人因此提出这样的类比：“水——热水”，“较高的水位——较高的温度”，“较低的水位——较低的温度”，水的流动一直要继续到两个水位相同，热的流动也要到温度相等时才停止。这些人的观点是：“热是一种物质，就像物体的质量一样。它的量可以改变，也可以不改变，正如钱一样，可以储存在保险柜里，也可以花掉。只要保险柜始终锁着，柜里面钱的总数就始终保持不变，和这一样，一个被隔离的物体中的质量的总数和热的总数也是不变的。”
请你对上述观点作些点评，如果同意就说说论据，如果反对就说说理由。
这种类比的思想方法不能否定，但得出的结论不能苟同。例如我们用一砂轮打摩一铁块，铁块和铁屑的总质量是不改变的，但是只要打摩不停，热就可以源源不断地增加。可见热是一种能量，它可以从其它形式的能量转化而来。这一例子也告诉我们，对自然现象的联系与对称要深刻研究，全面理解。
4．请你说说教科书把科学发现中经历的失败和挫折表达出来有什么意义？
失败和挫折能够起到警示作用，使我们更加聪明，少走弯路。
第一节：划时代的发现同步练习
基础达标：
1、奥斯特实验要有明显的效果，通电导线必须____________放置。
2、1831年8月29日，____________发现了电磁现象；把两个线圈绕在同一个铁环上，一个绕圈接到____________，另一个线圈接入____________，在给一个线圈____________或____________的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了____________.
3、如图4-1-4所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有（ ）
图4-1-4
A.Φ1>Φ2
B.Φ1<Φ2
C.Φ1=Φ2
D.无法确定
4、恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，穿过线圈的磁通量发生了变化（ ）
A.线圈沿自身所在的平面做匀速运动
B.线圈沿自身所在的平面做加速运动
C.线圈绕任一直径做匀速转动
D.线圈绕任一直径做变速转动
5、两个圆环A、B，如图4-2-7所示放置，且RA>RB.一条形磁铁轴线过两个圆环的圆心处，且与圆环平面垂直，则穿过A、B环的磁通量ΦA和ΦB的关系是……（ ）
A、ΦA>ΦB
B、ΦA=ΦB
C、ΦA<ΦB
D、无法确定
能力提升： 图4-2-7
6、磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图4-1-5所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（ ）
A、ΔΦ1>ΔΦ2
B、ΔΦ1=ΔΦ2
C、ΔΦ1<ΔΦ2
D、无法确定
7、如图4-2-8所示，六根导线互相绝缘通入等值电流，甲、乙、丙、丁四个区域是面积相等的正方形，则方向垂直指向纸内的磁通量最大的区域是（ ）
图4-2-8
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
8、如图4-2-9所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外.则B圆内的磁通量（ ）
图4-2-9
A.为零
B.是进去的
C.是出来的
D.条件不足，无法判别
9、如图4-2-10所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直面内有一根通电直导线CD，已知CD∥AB.当CD竖直向上平移时，电流的磁场穿过圆面积的磁通量将（ ）
图4-2-10
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.始终为零
D.不为零，但保持不变
10、弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下做简谐运动.若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图4-2-11所示，观察磁铁的振幅，将会发现…（ ）
图4-2-11
A.S闭合时振幅减小，S断开时振幅不变
B.S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变
C.S闭合或断开时，振幅的变化相同
D.S闭合或断开时，振幅不会改变
11、水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N，通电密绕长螺线管穿过两环，如图4-2-13所示，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略.当变阻器滑动触头向左移动时，两环将（ ）
图4-2-13
A.一起向左移动
B.一起向右移动
C.相互靠拢
D.相互分离
12、如图4-2-15所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线正好和线圈的一条直径MN重合.要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有（ ）
图4-2-15
A.将螺线管在线圈a所在平面内转动
B.使螺线管上的电流发生变化
C.使线圈以MN为轴转动
D.使线圈以与MN垂直的一条直径为轴转动
13、一球冠处于磁感应强度为B的匀强磁场中，如图4-2-14所示，若球冠的底面大圆半径为r，磁场方向与球冠底面垂直，则穿过整个球冠的磁通量为_______________.
图4-2-14
14、如图4-2-16所示，A、B两环共面同心，A环上均匀带有负电荷.当A环逆时针加速转动时，通过B环中的磁通量变化了没有？当A环顺时针匀速转动时，通过B环中的磁通量变化了没有？为什么？简述出理由.
图4-2-16
15、单匝线圈abcd水平放置，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，如图4-2-17所示，线圈面积为S，磁感应强度为B.当线圈绕ab边从图示位置转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？
图4-2-17
参考答案：
1、答案：南北
2、答案：法拉第 电源 电流表 通电 断电 电流
3、答案：C；思路解析：对于大环和小环来说，磁感线的净条数没有变化，所以选C。
4、答案：CD；思路解析：做任何平面运动，垂直面积不发生变化，即磁通量不发生变化，A、B错.而C、D垂直面积会发生变化，导致磁通量变化
5、答案：C
6、答案：C；思路解析：设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强，若平移线框，则ΔΦ1=Φ1-Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2=Φ1+Φ2.根据分析知：ΔΦ1＜ΔΦ2，选项C正确。磁通量不是矢量，而是一个双向标量，其正负表示与规定的正方向（垂直线框面向里或向外）是相同还是相反.另外磁通量的变化是本章的中心问题，应提前复习作好准备。
7、答案：D
8、答案：B
9、答案：C
10、答案：A
11、答案：C
12、答案：D
13、答案：Bπr2
14、答案：变化 变化
15、答案：BS BS
课件38张PPT。高中物理新人教版 选修３-２系列课件第四章《电磁感应》第一节 《划时代的发现 》教学目标 （一）知识与技能
1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2．知道电磁感应、感应电流的定义。
（二）过程与方法
领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
（三）情感、态度与价值观
1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。 教学重点
知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点
领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教具
计算机、投影仪、录像片 1、是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？
2、奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？
3、奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？
4、电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。自主学习--奥斯特梦圆“电生磁”一、坚定的信念 哲学家康德:“各种自然现象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的.”
实例:摩擦生热、蒸汽机 物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。奥斯特实验：揭示了电流的磁效应突破：电与磁是有联系的!1、奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？
2、法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？
3、法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？
4、法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？自主学习--法拉第心系“磁生电” 思考一个问题：
“怎样救落水者?”常规思维:让人离开水.让水离开人,可以吗? 通过这个故事，你有什么发现?
如果你知道奥斯特的发现，你会做出哪些思考？对称性的思考……英国的法拉第认为：
电和磁是一对和谐对称的自然现象.依据：
磁化和静电感应现象.猜想:
磁铁可以感应出电流!信念:
一定要转磁为电!
法拉第日记未显示作用毫无反应不行 从普通的磁铁中获得电的希望，时时激励着我从实验上探求电流的感应效应。二、科学的方法(实验)1825年11月28日实验1. 两根长4英寸长的导线平行放置, 用两张厚纸将它们隔开, 先把其中的一根导线接到电池的两端通电,再把另一根与电流计相连。 实验2. 将空心螺线管接到电池的两极, 把一直导线引进螺线管, 直导线两端与电流计相连 。实验3. 将实验2中的直导线与电池两极相连, 螺线管与电流计连接 。实验4. 把两根导线互相缠绕着, 先把其中的一根的两头接到电池上通电, 把另一根的两头接到电流计上。 麦克斯韦： 科学家其实也有许多粗糙的想法和不成功的经验。他们是伟大的，但并不是高不可攀的。1831年8月29日法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。开关电池组电流计进一步地思考和探索：铁芯和线圈A是产生这一效应的必要条件吗?铁芯 1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 “磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 五种类型可以引起感应电流:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。有规律吗?“跑失良机”的科拉顿电流计螺旋管电磁感应现象发现的意义?
1、为电和磁的统一创造了条件;
2、推动人类进入电气化时代. 诗一首
富兰克林引雷电，
人类用电未实现。
十年辛苦法拉第，
五洲四海明珠炫。 词一首
冬草凋零,春芽破土;
牛顿之后,法拉第出.
铁匠之子,生于草莽之中;
然志存高远,幸遇伯乐,终成大器;
十年磨剑,坚信磁可生电;
然遍尝失败,一朝电生,扬名天下.三、创造性的思维为什么以往的实验都失败了？思维定势！法拉第敢于突破，终于有了划时代的发现!1831年10月28日 法拉第的创新： 圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。从此人类进入了电气化时代：壮美的都市夜景最早的电动机：电磁旋转器 法拉第提出了“电场”、“磁场”和“力线”的概念。暗示了电磁波存在的可能性，并预言了光可能是一种电磁振动的传播。 爱因斯坦的评价：场的思想是法拉第最富创造性的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了场的思想，为之找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。1867年8月25日,法拉第像往常一样,安静地在椅子上睡着了,这一天他永远地睡着了.
人们这样怀念他:“尘世上失去了一位哲人,天堂里多了一位圣人”.
正如法拉第接过先辈的大旗一样,
后来者接起了他的大旗,使物理学的火种薪火相传……
有哪些人呢？1、法拉第去世一年后的1868年,
一个美国报童在波士顿的一个旧书摊上
买到了几本残缺不全的
法拉第著作《电学实验研究》.
谁知道:这竟然成了这个人一生中收益最大的投资. 他就是:爱迪生.正是爱迪生这样的发明家把法拉第所进行的电学成果转化成实用的电器.
2、爱因斯坦也极力追求反映自然界物质运动规律的简单、和谐与统一的理论体系.他在晚年着力建立引力场与电磁场统一的理论（统一场论）.但是未能成功.
3、1967年,美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆建立了弱相互作用与电磁场相互作用的规范理论,使物理学意义上的统一场论的研究获得了一个鼓舞人心的成果.同学们: 你相信宇宙规律是简单、和谐与统一的吗? 你愿意投身于这个研究领域中吗?1、你能从这个电磁感应现象的发现的特例中总结科学发现或科学研究的一般思路和方法?
2、从法拉第十年探索的艰难历程,你对法拉第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么体会和感想?
3、法拉第出生贫寒，只读了两年小学，但最终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感谢?
自主学习--科学漫步 奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。” 法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。 认真阅读教材和相关材料，认识到每一个重大发现的背后总有许多动人的故事．这些故事告诉我们关于科学家执着的信念和追求以及他们对待科学的严谨态度．科学从来就不是一蹴而就的，它需要我们不断付出艰辛努力，加之正确的思维方法和严谨的科学态度，唯有如此才能获得成功！清华学子的感悟：
学习的境界—懂、会、悟、创. 对以往知识的熟知和对新鲜事物及其发展前景的敏感，是一个人的创造力的源泉。
——汤川秀树作业:复习有关磁通量
及磁通量变化的知识.再见
1.(对应要点一)如图4－1－10所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有( )
A．Φ1>Φ2 B．Φ1＝Φ2
C．Φ1<Φ2 D．无法确定 图4－1－10
解析：由图示可以看出，1、2两个圆环的有效面积相同，由Φ＝BS可知，Φ1＝Φ2。B正确。
答案：B
2.(对应要点一)如图4－1－11所示，一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面，而且处在两导线的中央，则( )
A．两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零
B．两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零
C．两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都为零 图4－1－11
D．因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零
解析：电流的磁场分布，可根据右手定则来判断，两电流同向时，它们之间的磁场方向是相反的，根据对称性可知，穿过线圈的磁通量为零；同理电流反向时不为零，选项A正确。
答案：A
3.(对应要点二)如图4－1－12所示 ，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好。这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，且“井”字形回路中有感应电流通过，则可能
( ) 图4－1－12
A．v1＞v2 B．v1＜v2
C．v1＝v2 D．无法确定
解析：只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流。故选项A、B正确。
答案：AB
4.(对应要点二)如图4－1－13所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是( )
A．线圈中通以恒定的电流 图4－1－13
B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
解析：线圈中通以恒定电流时，铜环a处磁场不变，穿过铜环的磁通量不变，铜环中不产生感应电流，A正确；滑动变阻器滑片移动或开关断开时，线圈中电流变化，铜环a处磁场变化，穿过铜环的磁通量变化，产生感应电流，B、C、D错误。
答案：A
1．(2011·山东高考)了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合史实的是( )
A．焦耳发现了电流热效应的规律
B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律
C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动
解析：在电学的发展过程中，焦耳发现了电流的热效应，库仑总结出电荷间相互作用的计算公式——库仑定律，这两项符合物理学史的事实。在C项中，发现电流磁效应的是丹麦物理学家奥斯特；D项中，牛顿对伽利略的理想斜面实验合理外推得到的是物体在不受外力作用下将一直保持匀速直线运动或静止状态——牛顿第一定律。
答案：AB
2.如图1所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电直导线ef，已知ef平行于ab。当ef竖直向上平移时，电流产生的磁场穿过圆的磁通量将( )
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．始终为零 D．不为零，但保持不变 图1
解析：作出磁感线穿过圆的情况的俯视图，如图所示，根据磁场具有对称性可以知道，穿入圆的磁感线的条数与穿出圆的磁感线的条数是相等的。故选C。
答案：C
3.如图2所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环A所在的平面内画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外，则穿过B圆内的磁通量( )
A．为零 B．垂直向里
C．垂直向外 D．条件不足，无法判断 图2
解析：由环形电流的磁感线分布可知，中间密，外部稀疏，所以穿过B圆的总磁通量是垂直纸面向里的，则选项B正确。
答案：B
4.如图3所示，能产生感应电流的是( )
A．磁铁向下运动
B．磁铁停在线圈中不动
C．磁铁向上运动 图3
D．只要有磁铁就一定有电流
解析：磁铁向上或向下运动时，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，A、C正确；磁铁停在线圈中不动时，线圈中磁通量不变，不产生感应电流，B、D错误。
答案：AC
5．如图4所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是
( )
图4
解析：利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是：靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱。所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流。B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流。C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进＞Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量ΦC减小为0，所以C中有感应电流产生。D中线圈的磁通量ΦD不为0，当电流切断后，ΦD最终也减小为0，所以D中也有感应电流产生。
答案：CD
6.绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按图5所示方法连接，G为电流计，则( )
A．开关S闭合瞬间，G的示数不为零
B．保持开关S闭合状态，G的示数不为零
C．保持开关S闭合，移动变阻器R0滑动触头的位置，G的示数为零 图5
D．断开开关S的瞬间，G的示数为零
解析：当线圈Ⅱ中的磁通量发生变化时，线圈Ⅰ中就产生感应电流，G的示数就不为零。形状S闭合、断开瞬间，移动变阻器R0的滑动触头都会引起线圈Ⅰ中磁场的变化，从而引起线圈Ⅱ所处磁场的变化而产生感应电流，故只有A正确。
答案：A
7.如图6所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点分别放置一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴。则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系， 图6
下列判断正确的是 ( )
A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝Φc
B．Ba＞Bb＞Bc，Φa＜Φb＜Φc
C．Ba＞Bb＞Bc，Φa＞Φb＞Φc
D．Ba＞Bb＞Bc，Φa＝Φb＝Φc
解析：根据通电螺线管产生的磁场特点，Ba＞Bb＞Bc，由Φ＝BS，可得Φa＞Φb＞Φc，故C正确。
答案：C
8.在一空间有方向相反，磁感应强度大小均为B的匀强磁场，如图7所示，向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内，向内的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b(b＞a)的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。从某时刻起磁感应强度开始减小到，则此过程中该线圈磁通量 图7
的变化量的大小为( )
A.πB(b2－a2) B．πB(b2－2a2)
C．πB(b2－a2) D.πB(b2－2a2)
解析：计算磁通量Φ时，磁感线既有垂直纸面向外的，又有垂直纸面向内的，所以可以取垂直纸面向内的方向为正方向。初态线圈磁通量Φ1＝πB(b2－a2)－πBa2，末态线圈磁通量Φ2＝πB(b2－a2)－πBa2，因而磁通量的变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝πB(b2－2a2)，故此题选D。
答案：D
9.如图8所示，一带电小球A用绝缘细线悬挂，在水平面内做匀速圆周运动，其正下方有一导体环B放在绝缘水平地面上，圆环B的圆心位于悬点正下方。
(1)将圆环以环上某点为支点竖起时，圆环中是否产生感应电流。
(2)将圆环在水平面上拉动时，圆环中是否产生感应电流。 图8
解析：带电小球做圆锥摆运动可等效为一环形电流，在空间产生磁场，可由安培定则判断磁感线的分布特点。
(1)当圆环竖起时，穿过圆环的磁通量减少，由感应电流的产生条件知圆环中产生感应电流。
(2)当圆环被拉动时，穿过圆环的磁通量减少，圆环中产生感应电流。
答案：(1)产生感应电流 (2)产生感应电流
10.如图9所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm。现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处在O处，A线圈的半径为1 cm,10 匝；B线圈的半径为2 cm,1 匝；C线圈的半径为0.5 cm,1 匝，问：
(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量改变多少？ 图9
(2)在磁场转过30°的过程中，C中磁通量改变多少？
解析：(1)分析可知B与A线圈磁通量始终一样，故它们的改变量也一样，
ΔΦ＝(B2－B1)πr2＝－1.256×10－4 Wb。
所以A和B中磁通量都减少1.256×10－4 Wb。
(2)对C线圈，Φ1＝Bπr2，
当磁场转过30°时，Φ2＝B πr2cos 30°，
故Φ2－Φ1＝Bπr2(cos 30°－1)＝－8.4×10－6 Wb。
所以C中磁通量减少8.4×10－6 Wb。
答案：(1)均减少1.256×10－4 Wb
(2)减少8.4×10－6 Wb
