13.3　电磁感应现象及应用 学案（含解析）

13.3　电磁感应现象及应用
1. 了解电磁感应现象曲折的发现过程，知道什么是电磁感应现象．
2. 经历感应电流产生条件的探究活动，归纳得出产生感应电流的条件．
3. 了解电磁感应现象发现的重大历史意义和电磁感应现象的广泛应用．
阅读教材，完成下列填空：
1.“电生磁”的发现
1820年，丹麦物理学家　　　　发现了电流的　　　　．
2.“磁生电”的发现
英国物理学家　　　　从电产生磁得到启示，经过逆向思维认为磁也能够产生电，在不懈的努力下，于1831年发现了电磁感应现象，产生的电流叫作　　　　Ｗ．
1. 利用桌面上的电流表、磁铁、线圈、导体棒、电源、滑动变阻器、开关等器材，完成下列实验，填写实验现象，并进行相关的分析论证．
甲
(1) 导体棒在磁场中运动，装置如图甲所示．
实验操作 实验现象（有无电流） 分析论证
导体棒静止 闭合电路包围的面积　　　　（选填“变化”或“不变”）时，电路中有电流产生；包围的面积　　　　（选填“变化”或“不变”）时，电路中无电流产生
导体棒平行磁感线运动
导体棒切割磁感线运动
　　
(2) 磁铁在通电螺线管中运动，装置如图乙所示．
实验操作 实验现象（有无电流） 分析论证
N极插入线圈 线圈中的磁场　　　　（选填“变化”或“不变”）时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场　　　　（选填“变化”或“不变”）时，线圈中无感应电流
N极停在线圈中
N极从线圈中抽出
S极插入线圈
S极停在线圈中
S极从线圈中抽出
乙 丙　　　　
(3) 模仿法拉第的实验，装置如图丙所示．
实验操作 实验现象（线圈B中有无电流） 分析论证
开关闭合瞬间 线圈B中磁场　　　　（选填“变化”或“不变”）时，线圈B中有感应电流；线圈B中磁场　　　　（选填“变化”或“不变”）时，线圈B中无感应电流
开关断开瞬间
开关保持闭合，滑动变阻
器滑片不动
开关保持闭合，迅速移动
滑动变阻器的滑片
2. 归纳以上三个实验中的分析论证，写出产生感应电流的两个条件：
(1) 　　　　　　　　　　　　；
(2) 　　　　　　　　　　　　．
3. 在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　　)
A. 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B. 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C. 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D. 绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
4. 下列图中能产生感应电流的是(　　)
A　　　　　　　　B　　　　　　　　　C　　　　　　　D
5. 如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内，闭合线圈由位置 1 穿过虚线框运动到位置2.线圈在运动过程中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流？为什么？
1. 阅读教材，最早的发电机是什么？
2. 电磁感应在生产和生活中有哪些方面的应用？
1. 下列说法正确的是(　　)
A. 发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第
B. 奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性
C. 产生感应电流的原因与磁通量大小有关
D. 电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代
2. 在如图所示的实验中，能在线圈中产生感应电流的情况是(　　)
A. 磁铁静止在线圈上方
B. 磁铁静止在线圈右侧
C. 磁铁静止在线圈里面
D. 磁铁插入或抽出线圈的过程
3. 如图所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列情况下线圈中能产生感应电流的是(　　)
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
4. 一个匝数为n、面积为S的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感应强度在时间t内由竖直向下从B1减少到零，再反向增加到B2，以竖直向上为正方向，则时间t内(　　)
A. ΔΦ＝n(B2－B1)S，无感应电流　 B. ΔΦ＝n(B2＋B1)S，有感应电流
C. ΔΦ＝(B2－B1)S，无感应电流　 D. ΔΦ＝(B2＋B1)S，有感应电流
5. 如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，图甲中圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，图乙中圆盘以某一水平直径为轴匀速转动．下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　乙
A. 图甲中有感应电流　　 B. 图乙中有感应电流
C. 两种情况可能都没有感应电流　　 D. 两种情况可能都有感应电流
6. 如图所示，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，则一定满足(　　)
A. v1＞v2
B. v1＜v2
C. v1＝v2
D. v1与v2大小不同
7. 某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈M和N.如果线圈N中电流i与时间t的关系有A、B、C、D四种情况，那么在 t1～t2这段时间内，不能观察到线圈N中有感应电流的是(　　)
　
A B C D　
8. 如图所示，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图为(　　)
　
A　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D
9. 矩形线圈ABCD 位于通电长直导线附近，如图所示，线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行．在这个平面内，若线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？若线圈和导线都不动，当导线中的电流I 逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？
注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越远，它的磁场越弱．
10. 把一个铜环放在匀强磁场中，使铜环的平面跟磁场方向垂直，如图甲所示，如果使铜环沿着磁场的方向移动，其中是否有感应电流？为什么？如果磁场是不均匀的，如图乙所示，是否有感应电流？为什么？
甲　　　　　乙
【活动方案】
活动一：
1. 奥斯特　磁效应
2. 法拉第　感应电流
活动二：
1. (1) 无　无　有　变化　不变
(2) 有　无　有　有　无　有　变化　不变
(3) 有　有　无　有　变化　不变
2. (1) 回路闭合
(2) 磁通量发生变化
3. D
4. B　A项中，电路没有闭合，无感应电流；B项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D项中，磁通量不发生变化，无感应电流．故B正确．
5. 在线圈进入磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量增大，所以线圈中产生感应电流．在线圈离开磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量减小，所以线圈中产生感应电流．当整个线圈都在磁场中时，由于穿过线圈的磁通量不变，所以线圈中不产生感应电流．
活动三：
1. 最早的发电机是法拉第的圆盘发电机．
2. 电厂里的发电机、生产和生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应现象制造的．
【检测反馈】
1. D　奥斯特发现了电流的磁效应，他的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性，B错误；发现电磁感应现象的科学家是法拉第，A错误；产生感应电流的原因与磁通量变化有关，与磁通量大小无关，C错误；电磁感应现象的发现，宣告了电磁学的诞生，开辟了人类的电气化时代，D正确．
2. D　磁铁静止在线圈上方、右侧和里面，穿过闭合电路的磁通量均不发生变化，但磁铁插入或抽出时，磁通量发生变化，故D正确．
3. C　A、B、D三种情况穿过线圈的磁通量都不变，线圈中不会产生感应电流，只有C所述线圈以ab为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生改变，线圈中会产生感应电流，C正确．
4. D　线圈闭合，有磁通量的变化，有感应电流．末状态的磁通量Φ2＝B2S，初状态的磁通量Φ1＝－B1S，因为磁感应方向相反，则线圈内的磁通量的变化量ΔΦ＝(B2＋B1)S，与线圈匝数无关，故D正确，A、B、C错误．
5. B　图甲中，当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，无论转到什么位置，圆盘中的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，故A、D错误；当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动时，穿过圆盘的磁感线条数不断变化，即圆盘中的磁通量发生变化，圆盘中将产生感应电流，故B正确，C错误．
6. D　7. A　8. C
9. 线圈远离导线移动时，线圈中有感应电流．因为闭合线圈磁通量发生变化；线圈和导线都不动，当导线中的电流I 逐渐增大或减小时，线圈中有感应电流，因为闭合线圈磁通量发生变化．
10. 如果使铜环沿着匀强磁场的方向移动，其中没有感应电流，因为穿过铜环的磁通量不变；如果磁场是不均匀的，铜环中有感应电流，因为闭合铜环内的磁通量发生了变化．