第一节电磁感应现象的发现
课 标 解 读
重 点 难 点
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．
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.
1.电磁感应现象．(重点)
2.电磁感应产生的条件．(重难点)
法拉第与电磁感应现象
1.基本知识
(1)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磁铁与螺线管有相对运动时也能产生电流：在条形磁铁插入或拨出螺线管的瞬间，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2－1－1所示．
图2－1－1
(2)法拉第的实验结论
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化．闭合电路中就有电流产生．这种由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流称感应电流．
2．思考判断
(1)发现“磁生电”现象的科学家是法拉第．(√)
(2)如图2－1－2所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但当磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．所以上述现象不是电磁感应现象．(×)
图2－1－2
(3)三峡电站是全球最大的水电站，它的发电机组利用了电磁感应原理．(√)
3．探究交流
电磁感应的发现有何意义？
【提示】 (1)电磁感应的发现使人们对电与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．
(2)电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代.
感应电动势
1.基本知识
(1)电动势：描述电源将其他形式的能量转换成电能的本领的物理量．
(2)感应电动势：由于电磁感应现象而产生的电动势．
2．思考判断
(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流．(×)
(2)线框不闭合，即使穿过线框的磁通量变化，线框中也没有感应电流．(√)
3．探究交流
如果穿过断开电路的磁通量发生变化，电路中有没有感应电流？有没有感应电动势？【提示】 由于电路是断开的，电路中没有感应电流，但有感应电动势.
对磁通量变化的理解
【问题导思】
1．引起磁通量变化的原因有哪些？
2．若穿过闭合电路的磁通量大小不变，方向相反，磁通量是否发生了变化？
根据磁通量的定义式Φ＝BS，引起磁通量变化的方法有：
1．由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化．
2．磁场不变，由于闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量的变化．
3．磁场、闭合回路面积都发生变化时，也可引起穿过闭合电路的磁通量的变化．
总之，穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时磁通量就发生了变化．
如果磁场反向，磁通量是有变化的，变化量为2BS.
图2－1－3
如图2－1－3所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其面积增大，则穿过弹簧的磁通量将如何变化？
【审题指导】 根据Φ＝|Φ内|－|Φ外|来判断．
【解析】 注意弹簧面所在处存在两个方向的磁场，即磁铁的内磁场和外磁场，它们各自产生正负不同的磁通量，总的磁通量等于两者绝对值之差，当拉大弹簧面积时，内磁场的磁通量不变，而外磁场的磁通量却增大(穿过弹簧的外部磁感线条数增多)，故Φ＝|Φ内|－|Φ外|应减小．
【答案】 磁通量减小
1.
图2－1－4
有一根由金属丝绕制成的闭合环套在条形磁铁上，如图2－1－4所示，当闭合环收缩导致它所围的面积减小时：
(1)穿过它的磁通量是否有变化？如有变化，怎样变？
(2)闭合环中是否存在感应电流，为什么？
【解析】 条形磁铁内部的磁感线方向由S极到N极，外部从N极到S极；条形磁铁外部向下穿过闭合环的磁通量抵消了一部分内部向上穿过的磁通量，当环收缩时被抵消的部分减少，所以穿过闭合环的磁通量增加，由于穿过环的磁通量有变化，所以在环中产生感应电流．
【答案】 (1)变化；增加 (2)有；因为穿过闭合环的磁通量有变化
对产生感应电流的条件的理解
【问题导思】
1．感应电流产生的条件是什么？
2．怎样使闭合电路产生感应电流？
1．感应电流产生的条件
穿过闭合回路的磁通量发生变化，无论是闭合回路一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，还是穿过闭合回路的磁通量发生变化，都会引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，在回路中就会有感应电流产生．其条件可以归纳为两个：一是电路本身必须闭合，二是穿过回路本身的磁通量发生变化，主要体现在“变化”上，回路中有没有磁通量穿过不是产生感应电流的条件，如果穿过回路的磁通量很大但无变化，那么无论多么大，都不会产生感应电流．
闭合回路中是否产生感应电流取决于磁通量的变化，而不是磁通量的大小．
2．产生感应电流的方法
(1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动
如图2－1－5所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．
图2－1－5 图2－1－6
(2)磁铁在线圈中运动
如图2－1－6所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，线路中无电流产生．
(3)改变螺线管AB中的电流
如图2－1－7所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过．
图2－1－7
(多选)
图2－1－8
如图2－1－8所示，竖直放置的长直导线通过恒定电流，有一矩形框与导线在同一平面内，在下列情况中线圈产生感应电流的是( )
A．导线中电流变大
B．线框向右平动
C．线框向下平动
D．线框以ab边为轴转动
【审题指导】 根据产生感应电流的条件来判断．
【解析】 分析是否产生感应电流，关键就是分析穿过闭合线框的磁通量是否变化，而分析磁通量是否有变化，就是搞清楚磁感线的分布，亦即搞清楚磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化．
对A选项，因I增大而引起导线周围的磁场增强，使穿过线框的磁通量增大，故A正确．
对B选项，因离开直导线方向越远，磁感线分布越疏，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故B正确．
对C选项，由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变，故C错．
对D选项，可用一些特殊位置来分析，当线框在图示的位置时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过90°时，通过线框的磁通量为零，因此可以判定线框以ab轴转动时磁通量一定变化，故D正确．
【答案】 ABD
分析是否产生感应电流，关键是分析穿过闭合线圈的磁通量是否变化，分析磁通量是否变化，可通过分析穿过线圈的磁感线条数是否变化.
图2－1－9
2．如图2－1－9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( )
A．线圈不动，磁铁插入线圈时
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
【备课资源】(教师用书独具)
建筑工地的千古之谜
中东巴格达的一个建筑工地上，曾发掘出一个特大的石棺，里面尽是些铜管、铁棒和陶瓶之类的东西．科学家卡维尼格仔细研究这些管子，发现一根直径2.6厘米的铜管内有一根由沥青包裹的铁棒，下端3厘米高的沥青层将铜、铁完全隔开来．于是他把这根管子放入出土的陶瓶里，再向瓶里倒进了酸性葡萄酒，奇迹出现了，这个装置竟发出电来，且发电持续了18天之久．
据他分析这种电池的化学原理与伏打电池如出一辙，是古代人用电解法为雕像或装饰品镀金而特制的．难道古代人竟在伏打出生前一二千年就已经制造出了“伏打电池”？
这真是一个千古之谜啊！
1．关于产生感应电流的条件，下列说法中正确的是( )
A．只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流
B．只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应电流
C．只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生
D．只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化，闭合电路中就有感应电流
【解析】 只有穿过闭合电路的磁通量发生变化时，才会产生感应电流，D正确．
【答案】 D
2．闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，图2－1－10中各情况下导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是( )
图2－1－10
A．都会产生感应电流
B．都不会产生感应电流
C．甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流
D．甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流
【解析】 闭合电路的部分导线切割磁感线致使穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中产生感应电流．
【答案】 D
3.
图2－1－11
如图2－1－11所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是( )
A．以bc为轴转动45°
B．以ad为轴转动45°
C．将线圈向下平移
D．将线圈向上平移
【解析】 以ad为轴转动时，穿过矩形线圈中的磁通量发生变化，则将线圈上、下平移时或以bc为轴转动45°时，穿过矩形线圈的磁通量不变，根据产生感应电流的条件可知选项B正确，选项A、C、D错．
【答案】 B
4．(多选)恒定的匀强磁场中有一圆形的闭合导体线圈，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，线圈中能产生感应电流( )
A．线圈沿自身所在的平面做匀速运动
B．线圈沿自身所在平面做加速运动
C．线圈绕任意一条直径做匀速转动
D．线圈绕任意一条直径做变速转动
【解析】 线圈沿自身所在平面无论做匀速还是加速运动，穿过线圈的磁通量都不变，而绕任意一条直径运动时，磁通量都会发生变化，故A、B不正确，C、D正确．
【答案】 CD
1．发现电磁感应现象的科学家是( )
A．安培 B．赫兹
C．法拉第 D．麦克斯韦
【答案】 C
2．(多选)关于感应电流，下列说法中正确的是( )
A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
C．线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流
D．只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流
【解析】 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以A错误，C、D正确；B中线圈不一定闭合，故B错误．
【答案】 CD
3．如图2－1－12所示，将一个矩形线圈放入匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，哪些在线圈中会产生感应电流( )
图2－1－12
A．矩形线圈做平行于磁感线的平移运动
B．矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动
C．矩形线圈绕AB边转动
D．矩形线圈绕BC边转动
【解析】 A、B、D三个选项中在发生运动状态的变化时，没有引起磁通量的变化，故都没有发生电磁感应现象，所以没有感应电流的产生．C选项中，线圈的磁通量发生了改变，故线圈中产生了感应电流．
【答案】 C
4．我国已经制定了登月计划．假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是( )
A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无
B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
【解析】 电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生，所以选项A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，所以选项A错误；同理如果将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断有没有磁场，因为磁通量可能不变，所以选项B、D错误；但是有示数则说明一定是有磁场的，所以选项C正确．
【答案】 C
图2－1－13
5．如图2－1－13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导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆周面积的磁通量将( )
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．始终为零
D．不为零，但保持不变
【解析】 利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作俯视图如图所示，考虑到磁场具有对称性，可知穿过线圈的磁感线条数与穿出线圈的磁感线条数是相等的．故选C.
【答案】 C
6．(多选)在图2－1－14的各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有( )
图2－1－14
A．图(1)所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成的回路撑开，而后放手，到恢复原状的过程中
B．图(2)所示，裸铜线ab在裸金属导轨上向右匀速运动过程中
C．图(3)所示，条形磁铁插入线圈的过程中
D．图(4)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】 四种情况下，穿过闭合回路的磁通量均发生变化，故都有感应电流产生．但图(1)中电路的面积减小，磁通量减小；图(2)中的ab向右移动时在磁场的闭合电路的面积增大，磁通量增大；图(3)中磁铁向下运动时通过线圈的磁场变强，磁通量也增大；图(4)中直线电流近处的磁场强，远处的磁场弱．所以线圈远离通电直导线时，磁通量减小．所以B、C正确．
【答案】 BC
7．如图2－1－15所示，条形磁铁的上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N端匀速平移到S端的过程中，线框中的感应电流的情况是( )
图2－1－15
A．线框中始终无感应电流
B．线框中始终有感应电流
C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有了感应电流
D．线框中开始无感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时有感应电流，以后又没有感应电流
【解析】 匀速平移过程中，穿过线框的磁通量始终在变化．
【答案】 B
8.
图2－1－16
如图2－1－16所示，通电直导线垂直穿过闭合圆形线圈的中心，下列哪个说法正确( )
A．当导线中电流增大时，线圈中有感应电流
B．当线圈在垂直于导线的平面内左右平动时，线圈中有感应电流
C．当线圈上下平动时，线圈中有感应电流
D．以上各种情况下，线圈中都不会产生感应电流
【解析】 圆形线圈处在直线电流的磁场中，而直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上．因此，不论导线中的电流大小如何变化，穿过圆形线圈的磁通量始终为零，即穿过圆形线圈的磁通量不变，所以A选项是错的．当线圈左右平动或上下平动时，同样穿过线圈的磁通量始终为零，即穿过线圈的磁通量不变，所以B选项和C选项也是错的．
【答案】 D
图2－1－17
9．(多选)如图2－1－17所示，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，则( )
A．当合上开关S的瞬间，线圈P中没有感应电流
B．当合上开关S的瞬间，线圈P中有感应电流
C．当断开开关S的瞬间，线圈P中没有感应电流
D．当断开开关S的瞬间，线圈P中有感应电流
【解析】 闭合开关S的瞬间，线圈M中有电流通过，电流产生磁场，穿过线圈P的磁通量增大，线圈P中产生感应电流．断开开关S的瞬间，线圈M中电流消失，电流产生的磁场消失，穿过线圈P的磁通量减小，线圈P中产生感应电流．
【答案】 BD
图2－1－18
10．如图2－1－18所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流( )
A．线圈向左平移
B．线圈向上平移
C．线圈以ab为轴旋转
D．线圈不动
【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，符合题意的只有C选项．
【答案】 C
11．如图2－1－19所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是( )
图2－1－19
A．开关S闭合或断开的瞬间
B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑
C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑
D．开关S始终闭合，不滑动触头
【解析】 开关S闭合或断开的瞬间以及S闭合后滑动触头左右滑动时，都能使导线ab中的电流发生变化，穿过上面闭合线圈的磁通量发生变化，cd中就会有电流产生，故正确选项为D.
【答案】 D
12．线圈在长直导线电流的磁场中，做如图2－1－20所示的运动：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外)，D从纸面向纸外做平动，判断线圈中有没有感应电流？
图2－1－20
【解析】
对象
动作
穿过线圈的磁通量
感应电动势
线圈结构
感应电流
A
向右平动
不变
无
闭合
无
B
向下平动
减少
有
闭合
有
C
绕轴转动
变化
有
闭合
有
D
离纸面向外
减少
有
闭合
有
【答案】 见解析
第二节电磁感应定律的建立
第三节电磁感应现象的应用
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解探究感应电动势大小与磁通量变化的关系．
2.知道法拉第电磁感应定律的内容．
3.知道理想变压器的原理．
4.了解汽车防抱死制动系统.
1.法拉第电磁感应定律．(重点)
2.理想变压器原理．(重难点)
电磁感应定律的建立
1.基本知识
(1)探究感应电动势与磁通量变化的关系
①当磁通量变化过程所用时间相同时，磁通量变化量越大，感应电流就越大，表明感应电动势越大．
②当磁通量变化量相同时，磁通量变化过程所用时间越短，感应电流就越大，表明感应电动势越大．
③感应电动势的大小随磁通量变化快慢的增大而增大．
(2)法拉第电磁感应定律
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．
2．思考判断
(1)决定闭合电路中感应电动势大小的因素是磁通量的变化量．(×)
(2)闭合电路中感应电动势的大小由磁通量的变化率决定．(√)
(3)感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同．(×)
3．探究交流
磁通量变化大，感应电动势一定大吗？
【提示】 不一定．感应电动势大小与磁通量变化率有关，而与磁通量变化无直接关系．
电磁感应现象的应用
1.基本知识
(1)变压器
①作用：变压器是把交流电的电压升高或者降低的装置．
②构造：原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯．
(2)变压器原理
①原理：利用电磁感应原理来改变交流电的电压．
②公式：＝，U1、U2分别是原、副线圈两端的电压，n1、n2分别是原、副线圈的匝数．
(3)ABS系统
①ABS系统的作用：汽车紧急制动时，如果车轮被制动装置抱死，车轮将出现滑动，方向盘就会失灵，汽车将甩尾侧滑，可能发生严重的交通事故．为防止这种现象，人们发明了防抱死制动系统(ABS)．
②ABS系统的组成：由轮速传感器、电子控制模块和电磁阀组成．轮速传感器的作用是采集车轮转速信号，它是利用电磁感应现象测量车轮转速的．
2．思考判断
(1)变压器也可能改变恒定电压．(×)
(2)变压器的原理是电磁感应定律．(√)
3．探究交流
升压变压器的原副线圈有何特点？
【提示】 升压变压器的副线圈匝数比原线圈匝数多.
如何区分磁通量Φ、磁通量的变化
量ΔΦ、磁通量的变化率
【问题导思】
1．它们的物理意义是什么？
2．它们有何区别和联系？
物理意义列表如下
物理量
单位
物理意义
磁通量Φ
Wb
表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少
磁通量的
变化量ΔΦ
Wb
表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少
磁通量的
变化率
Wb/s
表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢
(1)Φ是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时，Φ＝BS.
(2)ΔΦ是过程量，是表示闭合回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的增减，即ΔΦ＝Φ2－Φ1.常见磁通量变化方式有：B不变，S变；S不变，B变；B和S都变，回路在磁场中相对位置改变(如转动等)．总之，只要影响磁通量的因素发生变化，磁通量就会变化．
(3)表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化，又称为磁通量的变化率．
(4)Φ、ΔΦ、的大小没有直接关系，这一点可与运动学中v、Δv、三者类比．值得指出的是：Φ很大，可能很小；Φ很小，可能很大；Φ＝0，可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行时)．当Φ按正弦规律变化时，Φ最大时，＝0，反之，当Φ为零时，最大．
下列说法中正确的是( )
A．穿过闭合电路的磁通量越大，则感应电动势越大
B．穿过闭合电路的磁通量变化越大，则感应电动势越大
C．只要穿过闭合电路的磁通量变化，电路中就有感应电动势
D．感应电动势的大小和穿过闭合电路的磁通量变化快慢无关
【审题指导】 根据法拉第电磁感应定律即可判断．
【解析】 根据法拉第电磁感应定律可知，电路中感应电动势(E)的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，故A、B、D均错．产生感应电动势的条件是磁通量发生变化，选项C正确．
【答案】 C
1.
图2－2－1
穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图2－2－1所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是( )
A．0 s～2 s
B．2 s～4 s
C．4 s～6 s
D．6 s～10 s
【解析】 由题图知：4 s～6 s内磁通量变化最快，故4 s～6 s内感应电动势最大．
【答案】 C
对法拉第电磁感应定律的理解
【问题导思】
1．电磁感应现象中的电源是什么？
2．怎样理解电磁感应定律．
1．感应电动势
电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电路的电源．
2．产生感应电动势的条件
只要穿过某个电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势．
3．电磁感应定律
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率是指磁通量变化的快慢．不能理解为感应电动势与磁通量或磁通量的变化成正比．感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率，与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有直接的联系．
无论电路是否闭合，只要磁通量变化，就有感应电动势产生．电路闭合时有电流形成，电路不闭合时则不能形成电流．例如导体在磁场中切割磁感线运动时，导体两端就产生感应电动势．
图2－2－2
如图2－2－2所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终了位置相同，则 ( )
A．第一次磁通量变化较大
B．第一次G 的最大偏角较大
C．若断开S，G 均不偏转，故均无感应电动势
D．以上说法都不对
【审题指导】 本题可根据电磁感应现象与法拉第电磁感应定律综合判断．
【解析】 由于两次条形磁铁插入线圈的起始和终了位置相同，因此磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1相同，故A错．根据法拉第电磁感应定律，第一次磁通量变化较快，所以感应电动势较大；而闭合电路电阻相同，所以感应电流也较大，故B正确．若S断开，虽然电路不闭合，没有感应电流，但感应电动势仍存在，所以C不对．
【答案】 B
2．下列关于电磁感应的说法中，正确的是( )
A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零
C．穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大
D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
【解析】 越大，表示磁通量变化越快，感应电动势越大．
【答案】 D
理想变压器的特点及规律
【问题导思】
1．什么是理想变压器？
2．理想变压器有何特点？
1．理想变压器
不计变压器线圈的热损失和铁芯发热损失的能量，变压器副线圈提供给用电器的电功率等于发电机提供给原线圈的电功率．
2．特点
理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内，穿过原、副线圈的磁通量相同，穿过每匝线圈的磁通量的变化率也相同，因此每匝线圈产生的感应电动势相同，原、副线圈产生的电动势和原、副线圈的匝数成正比．在线圈电阻不计时，线圈两端电压等于电动势．所以变压器原、副线圈的两端电压与匝数成正比．
3．升压变压器和降压变压器
由变压器公式U1/U2＝n1/n2，当变压器原线圈匝数少，副线圈匝数多时，副线圈两端电压高于原线圈两端电压，则变压器为升压变压器；当变压器原线圈匝数多，副线圈匝数少时，副线圈两端电压低于原线圈两端电压，则变压器为降压变压器．
4．规律
(1)理想变压器中，原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比，即＝.
(2)理想变压器的输出功率等于输入功率，P入＝P出，即U1I1＝U2I2.因此，原、副线圈中的电流之比等于匝数的反比，即＝.
某变压器原、副线圈的电压之比为22∶1，原线圈匝数为1 320匝．当原线圈接在220 V交流电源上时 ( )
A．副线圈两端电压为10 V
B．副线圈匝数为66匝
C．副线圈匝数为2 640匝
D．副线圈匝数为990匝
【解析】 由＝得，副线圈匝数n2＝n1U2/U1＝＝60(匝)，副线圈两端电压U2＝U1n2/n1＝ V＝10 V.
【答案】 A
3．如图2－2－3所示为一台理想变压器，初、次级线圈的匝数分别为n1＝400匝，n2＝800匝，连接导线的电阻忽略不计，那么可以确定( )
图2－2－3
①这是一台降压变压器
②这是一台升压变压器
③次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的2倍
④次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的一半
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
【解析】 由U1/U2＝n1/n2得U2＝2U1，变压器为升压变压器，②③正确．
【答案】 C
【备课资源】(教师用书独具)
为什么雷声总是响很长时间？
大家都知道闪电是怎么回事．它是高空运动的云互相摩擦时产生的静电，当静电积累到一定程度时就会放电，从而形成了我们看到的划破长空的闪电．
雷声实际上就是闪电击穿空气时产生的．一道闪电通常有几百米到几千米，那么这道闪电击穿空气时发出的声响传到我们耳中所需的时间就会差几秒、十几秒(声音在空气中的传播速度是340 m/s)．况且，雷声在云和云之间还会来回反射，所以当一道闪电过后，我们才会听到雷声，而且雷声“隆隆”作响持续很长时间.
1．变化的磁场中，穿过一个10匝的闭合线圈的磁通量每秒均匀增多1 Wb，则( )
A．线圈中的感应电动势每秒增加1 V
B．线圈中的感应电动势每秒增加10 V
C．线圈中的感应电动势总为10 V不变
D．线圈中的感应电动势为零
【解析】 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E＝n＝10×1 V＝10 V.
【答案】 C
2．(多选)如图2－2－4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，若井字形回路中有感应电流通过，则可能( )
图2－2－4
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，井字形回路中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
3．一理想变压器，其原线圈为2 200匝，副线圈为440匝，并接一个100 Ω的负载电阻，如图2－2－5所示．
图2－2－5
(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为______A.
(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为_____V，电流表示数为____A．此时输入功率为____W.
【解析】 (1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零．
(2)由＝得
U2＝U1＝220× V＝44 V(电压表读数)
I2＝＝ A＝0.44 A(电流表读数)
P入＝P出＝I2U2＝0.44×44 W＝19.36 W.
【答案】 (1)0 0 (2)44 0.44 19.36
1．关于下列说法中正确的是( )
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大
C．线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势越大
D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大
【解析】 根据法拉第电磁感应定律知，线圈中感应电动势大小与磁通量变化快慢有关，与磁通量大小、磁通量变化的大小都无关，故D正确．
【答案】 D
2．法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中的感应电动势的大小( )
A．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
B．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
C．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
【解析】 根据法拉第电磁感应定律可知C正确．
【答案】 C
图2－2－6
3．(多选)如图2－2－6所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05 s，第二次用0.1 s，设插入方式相同，下面的叙述正确的是( )
A．两次线圈中磁通量变化相同
B．两次线圈中磁通量变化不同
C．两次线圈中磁通量变化率相同
D．两次线圈中磁通量变化率不相同
【解析】 两次插入，线圈中磁通量的变化是相同的，但由于插入的时间不同，故磁通量的变化率不同，选项A、D正确．
【答案】 AD
4．(多选)当穿过线圈的磁通量发生变化时，则( )
A．线圈中一定有感应电流
B．线圈中一定有感应电动势
C．感应电动势的大小与线圈的电阻有关
D．如有感应电流，则其大小与线圈的电阻有关
【解析】 穿过线圈的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势；若是闭合回路，才有感应电流，且感应电动势大小与电阻无关，感应电流大小与电阻有关．
【答案】 BD
5．(多选)穿过一个10匝线圈的磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb，则该线圈中的感应电动势( )
A．大小不变 B．随时间均匀变化
C．减少了20 V D．等于20 V
【解析】 题中磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb即＝2 Wb/s，故E＝n＝20 V.
【答案】 AD
6．(多选)关于发电机和变压器，下列说法中正确的是( )
A．发电机是将机械能转变成电能的装置
B．发电机输出的电流都是交流电
C．原线圈匝数大于副线圈的变压器为升压变压器
D．原线圈匝数大于副线圈的变压器为降压变压器
【解析】 发电机有直流发电机和交流发电机，故B错；由＝可知当n1>n2时，U1>U2，即变压器为降压变压器，故C错，选A、D.
【答案】 AD
7．如图2－2－7所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为( )
图2－2－7
A．3 mA B．0
C．48 mA D．与负载R的值有关
【解析】 变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电压和恒定电流的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，闭合电路中的磁通量均匀变化，产生恒定电动势．在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过．
【答案】 B
8．一个理想变压器的原、副线圈匝数之比为3∶1，将原线圈接在6 V电池组上，则副线圈两端电压为( )
A．18 V B．2 V
C．0 D．6 V
【解析】 由于原线圈接在电池组上，流过的是大小方向不变的电流，使得穿过副线圈的磁通量不发生变化，故副线圈中不产生感应电动势．
【答案】 C
9．如图2－2－8所示，两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流表，下列哪种方法不可能使线圈B中产生感应电流( )
图2－2－8
A．将开关S接通或断开的瞬间
B．开关S接通一段时间之后
C．开关S接通后，改变变阻器滑动头的位置时
D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间
【解析】 A、C、D选项中，A线圈中产生变化的磁场，故B线圈中能产生感应电流；B选项中，A线圈通有恒定电流时，不能使B线圈中产生感应电流．
【答案】 B
10．一个20匝、面积为200 cm2的圆形线圈放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若该磁场的磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量为________，磁通量的平均变化率为________，线圈中感应电动势的大小为________．
【解析】 磁通量变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S－B1S
＝0.5×0.02 Wb－0.1×0.02 Wb＝0.008 Wb，
＝ Wb/s＝0.16 Wb/s，
E＝n＝20×0.16 V＝3.2 V.
【答案】 0.008 Wb 0.16 Wb/s 3.2 V
11．一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10 Ω，置于水平面上．若穿过线框的磁通量在0.02 s内，由垂直纸面向里，从6.4×10－2 Wb均匀减小到零，再反向均匀增加到9.6×10－2 Wb.则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为________A.
【解析】 设垂直纸面向外为正方向，在0.02 s内，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－(－Φ1)＝Φ2＋Φ1
＝9.6×10－2 Wb＋6.4×10－2 Wb＝0.16 Wb
根据法拉第电磁感应定律：
E＝n＝10× V＝80 V
根据闭合电路欧姆定律I＝＝ A＝8.0 A.
【答案】 8.0
12．一面积为S＝4×10－2 m2、匝数n＝100匝的线圈放在匀强磁场中，磁感线垂直于线圈平面，磁感应强度随时间的变化率为＝2 T/s.穿过线圈的磁通量的变化率是多少？线圈中产生的感应电动势是多少？
【解析】 穿过线圈的磁通量的变化率
＝·S＝2×4×10－2 Wb/s＝8×10－2 Wb/s，
由法拉第电磁感应定律得
E＝n＝100×8×10－2 V＝8 V.
【答案】 8×10－2 Wb/s 8 V
第四节麦克斯韦电磁场理论
课 标 解 读
重 点 难 点
1.知道什么是电磁波．了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，体会其在物理学发展中的意义．
2.了解赫兹证实电磁波存在的实验，体会实验验证在物理理论发展中的地位和作用.
1.电磁场理论．(重难点)
2.电磁波．(重点)
电磁场理论的建立及验证
1.基本知识
(1)电磁场理论
英国物理学家麦克斯韦在研究了法拉第电磁感应现象之后，提出了电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场相互联系，形成一个不可分割的统一体——电磁场．电场和磁场只是电磁场这个统一体的两种具体表现形式．
(2)电磁波的形成
如果在空间某处产生了变化的电场，就会在空间引起变化的磁场；而这变化的电场和磁场又在较远的空间引起新的变化的电场和磁场．这个过程反复进行，使变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁波．
(3)验证
1888年，德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在，证明电磁波与光一样，具有反射、折射、衍射和干涉等波动特性，并发现电磁波的传播速度等于光速，证实了光是一种电磁波．
2．思考判断
(1)有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场．(×)
(2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场．(×)
(3)周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场．(√)
3．探究交流
麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中，提出了什么假说？运用了哪些物理思想？
【提示】 麦克斯韦提出了“变化的磁场产生电场”、“变化的电场产生磁场”两个假说，研究中麦克斯韦采用了联想、推理、类比、对称等物理学的思想方法.
电磁场也是物质
1.基本知识
电磁场可以使电荷移动，即可以对电荷做功，这说明电磁场具有能量．
俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照射物的压力，表明电磁场具有与其他物质相互作用的属性．所以说，电磁场是物质存在的基本形态之一．
2．思考判断
(1)电磁波具有能量．(√)
(2)电磁波的传播必需有介质．(×)
3．探究交流
炎热的夏季，街头树阴下乘凉的人们都悠闲地听着自己喜欢的电台节目，成为现代人们消闲的一道风景．这些天人传话一样的声音是怎么来到人们跟前的呢？
【提示】 一道电磁波传播到人们跟前的.
麦克斯韦电磁场理论
【问题导思】
1．麦克斯韦电磁场理论的内容是什么？
2．电磁场的实质是什么？
1．麦克斯韦电磁场理论
2．电磁场
如果在空间某处产生了周期性变化的电场，就会在周围空间引起周期性变化的磁场，而这个周期性变化的磁场又在较远的空间引起新的周期性变化的电场．变化的电场和变化的磁场相互联系，形成了一个不可分割的统一体——电磁场．
1．麦克斯韦电磁场理论中的“均匀变化”指的是在相等的时间内磁感应强度或电场强度的变化量相同；“振荡”是指周期性变化并且变化是不均匀的．
2．恒定的电场不产生磁场；恒定的磁场不产生电场．
关于电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
【审题指导】 麦克斯韦电磁场理论的核心是变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，稳定的电场(磁场)不产生磁场(电场)．
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才产生磁场，所以A错；而非均匀变化的电场产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，所以B、C错，故选D.
【答案】 D
1．(多选)按照麦克斯韦电磁理论，以下说法中正确的是( )
A．恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场
B．变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场
C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
【解析】 对此理论全面正确的理解为：不变化的电场周围不产生磁场；变化的电场周围可以产生变化磁场，也可以产生不变化的磁场；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场．变化的磁场产生电场的规律与以上类似，故正确答案为B、D.
【答案】 BD
电磁波的特点
【问题导思】
1．电磁波的传播速度是多少？
2．电磁波的传播需要介质吗？
1．在真空中电磁波的传播速度等于光速，光是一种电磁波．
2．电磁场中以电场和磁场的形式贮存着能量——电磁能．电磁波的传播过程就是能量传播的过程．
3．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，测出了波长和频率，证实了真空中电磁波的传播速度等于光速，验证了电磁波的反射、折射、衍射和干涉等现象．
4．电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播．且任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是3×108 m/s.
(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是( )
A．只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波传播需要介质
C．停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在
D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的
【审题指导】 变化的电磁场由近及远向外传播就是电磁波．
【解析】 对电磁波的产生机制及传播途径要搞清，如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，就不能产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波．电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，故应选C、D.
【答案】 CD
2．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波速将变小
D．电磁波不能产生干涉、衍射现象
【解析】 电场、磁场相互激发并向外传播，形成电磁波，选项A正确．电磁波只有在真空中波速才为3×108 m/s，在其他介质中均小于3×108 m/s，选项B错．光从真空进入介质时，波速减小，所以选项C对．电磁波具有波的一切性质，能产生干涉和衍射现象，故选项D错．
【答案】 AC
【备课资源】(教师用书独具)
未来军事中的电磁技术
美国的一份权威杂志曾对未来战争作过一次有趣的预测：下一次世界灾难降临的时候，你可能看不到蘑菇云，除了柴油机，所有引擎都罢工了．世界仿佛倒退到200年前，而你却毫发无伤，这就是电磁脉冲武器破坏后的世界．
电磁武器的能量以输出点为顶点呈锥形向外延伸，在传输过程中不受大气、云雾等影响，能量损失少，并且其作用目标是其有效空间内的所有电子设备，其对于精确定位技术的依赖性不高，因而远比以往电子战中的精确制导炸弹、反辐射导弹更有优势．任何电子设备都要在一定的电磁环境下才能工作，而在电磁脉冲辐射超过其阈值时，该电子设备将失去功能，就目前电子设备的防护现状来说，越是数字化、信息化程度高的基础设施，设备越易受到攻击．但一般距离上不会危及人员安全，看起来比较人道.
1．(多选)关于电磁波，下列说法中正确的是( )
A．电磁波既能在介质中传播，又能在真空中传播
B．只要有变化的电场，就一定有电磁波存在
C．电磁波不能在真空中传播
D．发射电磁波的过程也是向外辐射能量的过程
【解析】 电磁波的传播不需要介质，A对C错；在周期性变化的电场周围存在电磁波，B错；电磁波的发射过程就是向外辐射能量的过程，D对．
【答案】 AD
2．(多选)关于电磁场的理论，下列说法正确的是( )
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．振荡电场周围产生的磁场也是振荡的
【解析】 根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场的变化是均匀的，产生的磁场就是稳定的；如果电场的变化是不均匀的，产生的磁场就是变化的，故A选项错，B选项正确．均匀变化的磁场产生稳定的电场，C选项错．振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场，故D选项正确．
【答案】 BD
3．(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( )
A．机械波与电磁波本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关
C．机械波和电磁波的传播都离不开介质
D．它们都可发生干涉、衍射现象
【解析】 机械波与电磁波产生的根源不同，是由不同的运动形成的，产生的本质也不同，A、C错误．B、D正确．
【答案】 BD
1．(多选)下列关于电磁场理论的说法，正确的有( )
A．电场会产生磁场
B．磁场会产生电场
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场
D．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
【解析】 本题是有关电磁场理论的概念题，要解决本题，关键在于理解电磁场理论的内容，尤其是“变化”两字．
电磁场理论的内容：变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，所以只有C、D选项正确．
【答案】 CD
2．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
【解析】 A图中的上图磁场是恒定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图中的磁场是稳定的，所以B正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，C图是正确的；D图中的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，故D正确．
【答案】 BCD
3．(多选)下列哪些说法是正确的( )
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在
B．麦克斯韦预言了光是一种电磁波
C．麦克斯韦预言了电磁波有能量
D．麦克斯韦实验证实了电磁波的存在
【答案】 ABC
4．(多选)
图2－4－1
根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场．当产生的电场的电场线如图2－4－1所示时，可能是(磁场方向未知)( )
A．向上方向的磁场增强
B．向上方向的磁场减弱
C．向下方向的磁场减弱
D．向下方向的磁场增强
【解析】 在电磁感应现象的规律中，当一个闭合回路中由于通过它的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的．麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场．向上方向的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则感应电流的方向如题图中E的方向所示．选项A正确，B错误．同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，选项C正确，D错误．
【答案】 AC
5．关于机械波和电磁波，下列说法中错误的是( )
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．机械波和电磁波都可以传递能量
C．机械波在真空中无法传播
D．机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象
【解析】 机械波与电磁波都是波，都能传递能量，满足波的性质，具备波的一切特征，但机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质．
【答案】 A
6．(多选)
图2－4－2
如图2－4－2所示，有一水平放置内壁光滑、绝缘的真空圆形管．有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处在竖直向上的磁场中．要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加磁场可能是( )
A．匀强磁场
B．均匀增加的磁场
C．均匀减小的磁场
D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子绕管运动
【解析】 均匀增加或均匀减小的磁场都能产生恒定的电场，会使带电粒子在管中做圆周运动，B、C正确．
【答案】 BC
7．(多选)下列说法中正确的是( )
A．电磁场是电场和磁场的统称
B．在变化的电场周围一定存在磁场
C．在变化的磁场周围一定存在变化的电场
D．电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定存在磁场，变化的磁场周围一定存在电场；非均匀变化的电场周围一定存在变化的磁场，非均匀变化的磁场周围一定存在变化的电场；电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体，所以，A项错误；B项正确；C项错误；D项正确．
【答案】 BD
8．(多选)下列说法正确的是( )
A．最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特
B．电磁感应现象是法拉第发现的
C．建立完整的电磁理论的科学家是麦克斯韦
D．最早预见到有电磁波存在的科学家是赫兹
【解析】 要了解电磁发展史，熟知各物理学家的贡献．
【答案】 ABC
图2－4－3
9．(多选)如图2－4－3所示，带正电的小球在垂直匀强磁场的水平光滑绝缘槽中做匀速圆周运动，当磁场的磁感应强度增大时，小球的( )
A．动能增大
B．动能不变
C．周期增大
D．周期减小
【解析】 根据楞次定律可知，当磁场增强时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，即垂直于水平面向里；再由安培定则可知，感应电场的方向为顺时针方向，又因为小球带正电，所以小球所受电场力与v0在一条直线上，这样小球将加速，动能将增加，周期T＝，由于v增大，T变小．
【答案】 AD
10．某电路的电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )
【解析】 图A中电场不随时间变化，不产生磁场；图B和图C中电场都随时间做均匀变化，只产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这种磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成不可分割的统一体，电磁场由近及远地传播，形成电磁波．
【答案】 D
11．一束持续电子流在电场力作用下做匀速直线运动，则在其周围空间( )
A．产生稳定的磁场
B．产生变化的磁场
C．所产生的磁场又可产生电场
D．产生交替变化的电磁场
【解析】 持续电子流做匀速直线运动，形成恒定电流将产生稳定磁场，不再产生电场，A正确．
【答案】 A
12．(多选)磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如选项图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场．
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，可以作出如下判断：A图的磁场是恒定的，不能产生新的电场，更不能产生电磁波；B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外扩展的电磁场，因此不能产生持续的电磁波；D图中的磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波．
【答案】 BCD BD
法拉第电磁感应定律
1.感应电动势
回路有电流必须有电源，电源产生电动势．
电磁感应中相当于电源的那部分产生的电动势叫感应电动势，其余部分可等效为负载，利用学过的电路知识处理问题．
产生感应电流的本质是因为产生了感应电动势，与电路是否闭合没有关系，若电路不闭合，仍有感应电动势而没有感应电流．
2．法拉第电磁感应定律
电路中感应电动势的大小跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比．
3．磁通量变化快慢的描述方法
在相同的时间内磁通量的变化越大，磁通量的变化越快；如果有相同的磁通量的变化，时间越短，磁通量的变化越快．
图2－1
(多选)如图2－1所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至虚线A左侧位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则( )
A．圆环向右穿出磁场时，磁通量发生变化
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流产生
C．圆环由图中左位置向右运动到图中右位置过程，圆环中没有感应电流产生
D．因圆环在匀强磁场中运动，整个过程中圆环没有感应电流产生
【解析】 如题图所示，当圆环从虚线A左侧位置开始下落，进入磁场时，穿过圆环的磁通量增大，所以有感应电流产生．选项A、B正确．圆环由图中左位置向右运动到图中右位置过程，由于磁场区域中存在匀强磁场，圆环面积不变，磁场与圆面的夹角不变，所以穿过圆环的磁通量不发生变化，圆环中没有感应电流产生．但圆环进出磁场时，穿过圆环的磁通量发生变化，圆环中有感应电流产生．选项C正确，D错误．
【答案】 ABC
理想变压器
1.变压器是把交流电压升高或降低的装置，其基本构造是由原线圈、副线圈和闭合铁芯构成，原线圈和副线圈分别绕在同一个闭合铁芯上．
2．工作原理：变压器是通过电磁感应来改变交流电压的，原线圈n1接交流电源，由于电流的变化在闭合铁芯中产生变化的磁通量也通过了副线圈，根据法拉第电磁感应定律，便在副线圈n2中产生感应电动势，如果输出电压高于输入电压，为升压变压器；如果输出电压低于输入电压，为降压变压器．
3．理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.
电压关系：＝
由于理想变压器的结构一定，n1、n2均为定值，所以输出电压U2由输入电压U1决定，与负载电阻的大小无关，U1增大，U2也增大；U1减小，U2也减小．
4．变压器不改变交变电流的频率．
5．理想变压器中P入＝P出，而原线圈的输入功率决定于输出功率．
(多选)如图2－2所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开，当开关S接通时，以下说法正确的是( )
图2－2
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．通过电流表A的电流增大
【解析】 副线圈两端电压U2＝U1，电源电压不变，则U2不变．M、N两端电压不变，开关S闭合，L2与L1并联，使副线圈的负载电阻的阻值变小，M、N间的输出电压不变，副线圈中的总电流I2增大，电阻R上的电压降UR＝I2R亦增大，灯泡L1两端的电压减小，L1中的电流减小，B、C正确．由I2增大，导致原线圈中电流I1相应增大，故D正确．
【答案】 BCD
课件11张PPT。法拉第电磁感应定律 理想变压器 课件40张PPT。法拉第与电磁感应现象 发生了偏转 发生了偏转 不发生偏转 闭合 磁通量 感应电动势 电能 电磁感应现象 对磁通量变化的理解 对产生感应电流的条件的理解 课时作业（七） 课件39张PPT。电磁感应定律的建立 越大 越大 越大 增大 穿过这一电路的磁通量的变化率 越大 电磁感应现象的应用 升高或者降低 原线圈(初级线圈) 副线圈(次级线圈) 电磁感应原理 两端的电压 匝数 传感器 传感器 对法拉第电磁感应定律的理解 理想变压器的特点及规律 课时作业（八） 课件31张PPT。电磁场理论的建立及验证 麦克斯韦 电场 磁场 电磁场 磁场 变化的电场和磁场 电磁波 赫兹 光 等于 电磁波 电磁场也是物质 能量 与其他物质相互作用 麦克斯韦电磁场理论 电磁波的特点 课时作业（九） 综合检测(二)
第二章 电磁感应与电磁场
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本大题共10个小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分)
1．(2013·上海检测)用实验验证电磁波存在的科学家是( )
A．法拉第 B．奥斯特
C．赫兹 D．麦克斯韦
【答案】 C
2．如图1所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下不能使电流表指针偏转的是( )
图1
A．将磁铁插入螺线管的过程中
B．磁铁放在螺线管中不动时
C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中
D．将磁铁从螺线管中向下拉出的过程中
【解析】 只要闭合电路的磁通量发生变化就会产生感应电流，电流表的指针就会偏转．
【答案】 B
3．下列说法中正确的是，感应电动势的大小( )
A．跟穿过闭合电路的磁通量有关系
B．跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系
C．跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系
D．跟电路的电阻大小有关系
【解析】 感应电动势的大小E＝n，E与Φ、ΔΦ均无关，E的大小与有关，且E与R无关，故C正确．
【答案】 C
4．A、B两个闭合电路，穿过A电路的磁通量由0增加到3×103 Wb，穿过B电路的磁通量由5×103 Wb增加到6×103 Wb，则两个电路中产生的感应电动势EA和EB的关系是( )
A．EA>EB B．EA＝EB
C．EA【解析】 根据法拉第电磁感应定律可知，电路中感应电动势(E)的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，因只知道磁通量的变化量不知道所用的时间，所以不能确定EA和EB的关系，故D正确．
【答案】 D
5．(多选)带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内，则( )
A．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流产生
B．圆环不管怎样转动，小线圈内都没有感应电流产生
C．圆环在做变速转动时，小线圈内一定有感应电流产生
D．圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流产生
【解析】 带负电的小圆环转动形成环形电流，环形电流产生磁场，若匀速转动环形电流是恒定的，产生的磁场是不变的，就不会使同平面内的小线圈产生感应电流．若变速转动，产生的电流是变化的，产生的磁场是变化的，穿过小线圈的磁通量就是变化的，有感应电流产生．
【答案】 CD
6．关于变压器，下列说法正确的是( )
A．变压器是根据电磁感应的原理制成的
B．变压器的原线圈匝数一定比副线圈的多
C．变压器只能改变直流电的电压
D．变压器只能有一个原线圈和一个副线圈
【解析】 变压器是根据电磁感应的原理制成的，故A对；变压器只能改变交流电的电压，故C错；变压器原、副线圈匝数的多少，根据实际需要而定，而且副线圈可以有多个，故B错，D错．
【答案】 A
7．理想变压器的原副线圈的匝数之比为4∶1，在原线圈上加上U＝200 V的交流电压，在副线圈上接交流电压表，其示数为( )
A．0 B．50 V
C．200 V D．800 V
【解析】 理想变压器中＝，则U2＝U1＝×200 V＝50 V，故B对．
【答案】 B
8．根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是( )
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C．稳定的电场一定产生稳定的磁场
D．振荡交变的电场一定产生同频率的振荡交变磁场
【解析】 均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)，不均匀变化的电场(磁场)产生变化的磁场(电场)，振荡交变的电场产生同频率的振荡交变磁场，故D对．
【答案】 D
9．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
A．电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波
B．在电场的周围总能产生磁场，在磁场的周围总能产生电场
C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
D．电磁波传播的速度总是3.0×108 m/s
【解析】 变化的电场和变化的磁场交替产生，并由发生区域向远处传播就是电磁波．电磁波本身就是一种物质，能在真空中和任何介质中传播，且在真空中传播的速度最大，最大速度等于光速．
【答案】 A
10．(多选)如图2，放在只有右边有边界的匀强磁场内的矩形线圈，其转轴OO′恰好在磁场的边界上．若要线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是( )
图2
A．线圈绕OO′轴转动
B．线圈绕ab边转动
C．线圈绕ac边转动但不让bd边进入磁场
D．线圈向上平移
【解析】 根据磁通量的定义，选项A、B可使线圈发生磁通量的变化，故A、B正确．
【答案】 AB
二、非选择题(本题共6个小题，共60分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位)
11．(8分)如图3所示，两条平行金属导轨ab、cd置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，两导轨间的距离l＝0.6 m．金属杆MN沿两条导轨向右匀速滑动，速度v＝10 m/s，产生的感应电动势为3 V．由此可知，磁场的磁感应强度B＝________T.
图3
【解析】 金属杆MN产生的感应电动势E＝＝＝Blv，则B＝＝ T＝0.5 T.
【答案】 0.5
12．(8分)有甲、乙两个匝数不相同的线圈绕在同一个圆筒上，它们的匝数n甲＞n乙．当一个条形磁体穿过圆筒时，线圈________产生的感应电动势较大．
【解析】 由法拉第电磁感应定律E＝n知，E甲＞E乙．
【答案】 甲
13．(8分)一个200匝的线圈，在0.02秒时间内线圈中的磁通量的变化量为6×10－5韦伯，求线圈中的感应电动势的大小．
【解析】 线圈中产生的感应电动势的大小
E＝n＝200× V＝0.6 V.
【答案】 0.6 V
14．(8分)收音机中的变压器，原线圈有1 210匝，接在220 V的交流电源上，要得到5 V、2.2 A的输出电压，原线圈中的电流多大？
【解析】 根据能量守恒P入＝P出，即I1U1＝I2U2，所以I1＝＝0.05 A.
【答案】 0.05 A
图4
15．(14分)如图4所示，矩形线圈abcd绕OO′轴在B＝0.2 T的匀强磁场中以n＝4r/s的转速转动，已知ab＝20 cm，bc＝40 cm，线圈共有50 匝，当线圈从如图所示位置开始转动，一直转过90°的过程中，回答下面三个问题：
(1)磁通量的变化量是多少？
(2)磁通量的平均变化率为多少Wb/s?
(3)线圈中产生的平均感应电动势是多大？
【解析】 (1)S＝ab·bc＝20×40 cm2＝800 cm2＝8×10－2 m2
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS－0＝0.2×8×10－2 Wb＝1.6×10－2 Wb
(2)Δt＝T＝·＝× s＝ s
＝＝0.256 Wb/s
(3)E＝n＝50×0.256 V＝12.8 V.
【答案】 (1)1.6×10－2 Wb (2)0.256 Wb/s
(3)12.8 V
16．(14分)磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统.2000年底，我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型，该车的车速已达到500 km/h，可载5人．是当今世界最快的地面客运交通工具，有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油，污染少等优点．并且它采用高架方式，占用的耕地很少．磁悬浮列车意味着
图5
这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车．磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的铿锵声，实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”. 图5所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环水平放在磁铁A的上方，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁的上方．
(1)请简要说明产生磁悬浮现象的原因．
(2)磁悬浮列车能达到如此高的速度的原因是什么？
(3)在实际情况中，磁悬浮列车要进一步提升速度，困难很大，说说制约磁悬浮列车进一步提升速度的原因．
【解析】 (1)线圈B下降，磁通量发生变化，B中产生感应电流．由于超导线圈的电阻极小，故电流极大而且几乎不会减小，使列车受到向上的安培力与重力，二力平衡，处于悬浮状态．
(2)由于列车处于悬浮，摩擦阻力几乎没有．
(3)空气阻力是制约列车进一步提速的重要因素，空气阻力随速度的增大而增大．
【答案】 见解析
1．发现电磁感应现象的科学家是( )
A．安培 B．赫兹
C．法拉第 D．麦克斯韦
【答案】 C
2．(多选)关于感应电流，下列说法中正确的是( )
A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
C．线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流
D．只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流
【解析】 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以A错误，C、D正确；B中线圈不一定闭合，故B错误．
【答案】 CD
3．如图2－1－12所示，将一个矩形线圈放入匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，哪些在线圈中会产生感应电流( )
图2－1－12
A．矩形线圈做平行于磁感线的平移运动
B．矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动
C．矩形线圈绕AB边转动
D．矩形线圈绕BC边转动
【解析】 A、B、D三个选项中在发生运动状态的变化时，没有引起磁通量的变化，故都没有发生电磁感应现象，所以没有感应电流的产生．C选项中，线圈的磁通量发生了改变，故线圈中产生了感应电流．
【答案】 C
4．我国已经制定了登月计划．假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是( )
A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无
B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
【解析】 电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生，所以选项A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，所以选项A错误；同理如果将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断有没有磁场，因为磁通量可能不变，所以选项B、D错误；但是有示数则说明一定是有磁场的，所以选项C正确．
【答案】 C
图2－1－13
5．如图2－1－13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导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆周面积的磁通量将( )
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．始终为零
D．不为零，但保持不变
【解析】 利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作俯视图如图所示，考虑到磁场具有对称性，可知穿过线圈的磁感线条数与穿出线圈的磁感线条数是相等的．故选C.
【答案】 C
6．(多选)在图2－1－14的各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有( )
图2－1－14
A．图(1)所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成的回路撑开，而后放手，到恢复原状的过程中
B．图(2)所示，裸铜线ab在裸金属导轨上向右匀速运动过程中
C．图(3)所示，条形磁铁插入线圈的过程中
D．图(4)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】 四种情况下，穿过闭合回路的磁通量均发生变化，故都有感应电流产生．但图(1)中电路的面积减小，磁通量减小；图(2)中的ab向右移动时在磁场的闭合电路的面积增大，磁通量增大；图(3)中磁铁向下运动时通过线圈的磁场变强，磁通量也增大；图(4)中直线电流近处的磁场强，远处的磁场弱．所以线圈远离通电直导线时，磁通量减小．所以B、C正确．
【答案】 BC
7．如图2－1－15所示，条形磁铁的上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N端匀速平移到S端的过程中，线框中的感应电流的情况是( )
图2－1－15
A．线框中始终无感应电流
B．线框中始终有感应电流
C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有了感应电流
D．线框中开始无感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时有感应电流，以后又没有感应电流
【解析】 匀速平移过程中，穿过线框的磁通量始终在变化．
【答案】 B
8.
图2－1－16
如图2－1－16所示，通电直导线垂直穿过闭合圆形线圈的中心，下列哪个说法正确( )
A．当导线中电流增大时，线圈中有感应电流
B．当线圈在垂直于导线的平面内左右平动时，线圈中有感应电流
C．当线圈上下平动时，线圈中有感应电流
D．以上各种情况下，线圈中都不会产生感应电流
【解析】 圆形线圈处在直线电流的磁场中，而直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上．因此，不论导线中的电流大小如何变化，穿过圆形线圈的磁通量始终为零，即穿过圆形线圈的磁通量不变，所以A选项是错的．当线圈左右平动或上下平动时，同样穿过线圈的磁通量始终为零，即穿过线圈的磁通量不变，所以B选项和C选项也是错的．
【答案】 D
图2－1－17
9．(多选)如图2－1－17所示，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，则( )
A．当合上开关S的瞬间，线圈P中没有感应电流
B．当合上开关S的瞬间，线圈P中有感应电流
C．当断开开关S的瞬间，线圈P中没有感应电流
D．当断开开关S的瞬间，线圈P中有感应电流
【解析】 闭合开关S的瞬间，线圈M中有电流通过，电流产生磁场，穿过线圈P的磁通量增大，线圈P中产生感应电流．断开开关S的瞬间，线圈M中电流消失，电流产生的磁场消失，穿过线圈P的磁通量减小，线圈P中产生感应电流．
【答案】 BD
图2－1－18
10．如图2－1－18所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流( )
A．线圈向左平移
B．线圈向上平移
C．线圈以ab为轴旋转
D．线圈不动
【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，符合题意的只有C选项．
【答案】 C
11．如图2－1－19所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是( )
图2－1－19
A．开关S闭合或断开的瞬间
B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑
C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑
D．开关S始终闭合，不滑动触头
【解析】 开关S闭合或断开的瞬间以及S闭合后滑动触头左右滑动时，都能使导线ab中的电流发生变化，穿过上面闭合线圈的磁通量发生变化，cd中就会有电流产生，故正确选项为D.
【答案】 D
12．线圈在长直导线电流的磁场中，做如图2－1－20所示的运动：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外)，D从纸面向纸外做平动，判断线圈中有没有感应电流？
图2－1－20
【解析】
对象
动作
穿过线圈的磁通量
感应电动势
线圈结构
感应电流
A
向右平动
不变
无
闭合
无
B
向下平动
减少
有
闭合
有
C
绕轴转动
变化
有
闭合
有
D
离纸面向外
减少
有
闭合
有
【答案】 见解析
1．关于下列说法中正确的是( )
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大
C．线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势越大
D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大
【解析】 根据法拉第电磁感应定律知，线圈中感应电动势大小与磁通量变化快慢有关，与磁通量大小、磁通量变化的大小都无关，故D正确．
【答案】 D
2．法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中的感应电动势的大小( )
A．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
B．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
C．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
【解析】 根据法拉第电磁感应定律可知C正确．
【答案】 C
图2－2－6
3．(多选)如图2－2－6所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05 s，第二次用0.1 s，设插入方式相同，下面的叙述正确的是( )
A．两次线圈中磁通量变化相同
B．两次线圈中磁通量变化不同
C．两次线圈中磁通量变化率相同
D．两次线圈中磁通量变化率不相同
【解析】 两次插入，线圈中磁通量的变化是相同的，但由于插入的时间不同，故磁通量的变化率不同，选项A、D正确．
【答案】 AD
4．(多选)当穿过线圈的磁通量发生变化时，则( )
A．线圈中一定有感应电流
B．线圈中一定有感应电动势
C．感应电动势的大小与线圈的电阻有关
D．如有感应电流，则其大小与线圈的电阻有关
【解析】 穿过线圈的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势；若是闭合回路，才有感应电流，且感应电动势大小与电阻无关，感应电流大小与电阻有关．
【答案】 BD
5．(多选)穿过一个10匝线圈的磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb，则该线圈中的感应电动势( )
A．大小不变 B．随时间均匀变化
C．减少了20 V D．等于20 V
【解析】 题中磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb即＝2 Wb/s，故E＝n＝20 V.
【答案】 AD
6．(多选)关于发电机和变压器，下列说法中正确的是( )
A．发电机是将机械能转变成电能的装置
B．发电机输出的电流都是交流电
C．原线圈匝数大于副线圈的变压器为升压变压器
D．原线圈匝数大于副线圈的变压器为降压变压器
【解析】 发电机有直流发电机和交流发电机，故B错；由＝可知当n1>n2时，U1>U2，即变压器为降压变压器，故C错，选A、D.
【答案】 AD
7．如图2－2－7所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为( )
图2－2－7
A．3 mA B．0
C．48 mA D．与负载R的值有关
【解析】 变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电压和恒定电流的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，闭合电路中的磁通量均匀变化，产生恒定电动势．在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过．
【答案】 B
8．一个理想变压器的原、副线圈匝数之比为3∶1，将原线圈接在6 V电池组上，则副线圈两端电压为( )
A．18 V B．2 V
C．0 D．6 V
【解析】 由于原线圈接在电池组上，流过的是大小方向不变的电流，使得穿过副线圈的磁通量不发生变化，故副线圈中不产生感应电动势．
【答案】 C
9．如图2－2－8所示，两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流表，下列哪种方法不可能使线圈B中产生感应电流( )
图2－2－8
A．将开关S接通或断开的瞬间
B．开关S接通一段时间之后
C．开关S接通后，改变变阻器滑动头的位置时
D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间
【解析】 A、C、D选项中，A线圈中产生变化的磁场，故B线圈中能产生感应电流；B选项中，A线圈通有恒定电流时，不能使B线圈中产生感应电流．
【答案】 B
10．一个20匝、面积为200 cm2的圆形线圈放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若该磁场的磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量为________，磁通量的平均变化率为________，线圈中感应电动势的大小为________．
【解析】 磁通量变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S－B1S
＝0.5×0.02 Wb－0.1×0.02 Wb＝0.008 Wb，
＝ Wb/s＝0.16 Wb/s，
E＝n＝20×0.16 V＝3.2 V.
【答案】 0.008 Wb 0.16 Wb/s 3.2 V
11．一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10 Ω，置于水平面上．若穿过线框的磁通量在0.02 s内，由垂直纸面向里，从6.4×10－2 Wb均匀减小到零，再反向均匀增加到9.6×10－2 Wb.则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为________A.
【解析】 设垂直纸面向外为正方向，在0.02 s内，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－(－Φ1)＝Φ2＋Φ1
＝9.6×10－2 Wb＋6.4×10－2 Wb＝0.16 Wb
根据法拉第电磁感应定律：
E＝n＝10× V＝80 V
根据闭合电路欧姆定律I＝＝ A＝8.0 A.
【答案】 8.0
12．一面积为S＝4×10－2 m2、匝数n＝100匝的线圈放在匀强磁场中，磁感线垂直于线圈平面，磁感应强度随时间的变化率为＝2 T/s.穿过线圈的磁通量的变化率是多少？线圈中产生的感应电动势是多少？
【解析】 穿过线圈的磁通量的变化率
＝·S＝2×4×10－2 Wb/s＝8×10－2 Wb/s，
由法拉第电磁感应定律得
E＝n＝100×8×10－2 V＝8 V.
【答案】 8×10－2 Wb/s 8 V
1．(多选)下列关于电磁场理论的说法，正确的有( )
A．电场会产生磁场
B．磁场会产生电场
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场
D．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
【解析】 本题是有关电磁场理论的概念题，要解决本题，关键在于理解电磁场理论的内容，尤其是“变化”两字．
电磁场理论的内容：变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，所以只有C、D选项正确．
【答案】 CD
2．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
【解析】 A图中的上图磁场是恒定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图中的磁场是稳定的，所以B正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，C图是正确的；D图中的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，故D正确．
【答案】 BCD
3．(多选)下列哪些说法是正确的( )
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在
B．麦克斯韦预言了光是一种电磁波
C．麦克斯韦预言了电磁波有能量
D．麦克斯韦实验证实了电磁波的存在
【答案】 ABC
4．(多选)
图2－4－1
根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场．当产生的电场的电场线如图2－4－1所示时，可能是(磁场方向未知)( )
A．向上方向的磁场增强
B．向上方向的磁场减弱
C．向下方向的磁场减弱
D．向下方向的磁场增强
【解析】 在电磁感应现象的规律中，当一个闭合回路中由于通过它的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的．麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场．向上方向的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则感应电流的方向如题图中E的方向所示．选项A正确，B错误．同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，选项C正确，D错误．
【答案】 AC
5．关于机械波和电磁波，下列说法中错误的是( )
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．机械波和电磁波都可以传递能量
C．机械波在真空中无法传播
D．机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象
【解析】 机械波与电磁波都是波，都能传递能量，满足波的性质，具备波的一切特征，但机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质．
【答案】 A
6．(多选)
图2－4－2
如图2－4－2所示，有一水平放置内壁光滑、绝缘的真空圆形管．有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处在竖直向上的磁场中．要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加磁场可能是( )
A．匀强磁场
B．均匀增加的磁场
C．均匀减小的磁场
D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子绕管运动
【解析】 均匀增加或均匀减小的磁场都能产生恒定的电场，会使带电粒子在管中做圆周运动，B、C正确．
【答案】 BC
7．(多选)下列说法中正确的是( )
A．电磁场是电场和磁场的统称
B．在变化的电场周围一定存在磁场
C．在变化的磁场周围一定存在变化的电场
D．电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定存在磁场，变化的磁场周围一定存在电场；非均匀变化的电场周围一定存在变化的磁场，非均匀变化的磁场周围一定存在变化的电场；电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体，所以，A项错误；B项正确；C项错误；D项正确．
【答案】 BD
8．(多选)下列说法正确的是( )
A．最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特
B．电磁感应现象是法拉第发现的
C．建立完整的电磁理论的科学家是麦克斯韦
D．最早预见到有电磁波存在的科学家是赫兹
【解析】 要了解电磁发展史，熟知各物理学家的贡献．
【答案】 ABC
图2－4－3
9．(多选)如图2－4－3所示，带正电的小球在垂直匀强磁场的水平光滑绝缘槽中做匀速圆周运动，当磁场的磁感应强度增大时，小球的( )
A．动能增大
B．动能不变
C．周期增大
D．周期减小
【解析】 根据楞次定律可知，当磁场增强时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，即垂直于水平面向里；再由安培定则可知，感应电场的方向为顺时针方向，又因为小球带正电，所以小球所受电场力与v0在一条直线上，这样小球将加速，动能将增加，周期T＝，由于v增大，T变小．
【答案】 AD
10．某电路的电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )
【解析】 图A中电场不随时间变化，不产生磁场；图B和图C中电场都随时间做均匀变化，只产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这种磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成不可分割的统一体，电磁场由近及远地传播，形成电磁波．
【答案】 D
11．一束持续电子流在电场力作用下做匀速直线运动，则在其周围空间( )
A．产生稳定的磁场
B．产生变化的磁场
C．所产生的磁场又可产生电场
D．产生交替变化的电磁场
【解析】 持续电子流做匀速直线运动，形成恒定电流将产生稳定磁场，不再产生电场，A正确．
【答案】 A
12．(多选)磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如选项图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场．
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，可以作出如下判断：A图的磁场是恒定的，不能产生新的电场，更不能产生电磁波；B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外扩展的电磁场，因此不能产生持续的电磁波；D图中的磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波．
【答案】 BCD BD
