专题4.2探究感应电流的产生条件-2017-2018学年高二物理人教版（选修3-2）
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| 名称 | 专题4.2探究感应电流的产生条件-2017-2018学年高二物理人教版（选修3-2） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-01-26 14:30:17 | ||
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文档简介
第四章 电磁感应
第2节 探究感应电流的产生条件
一、磁通量回顾
1．定义：在磁感应强度为B的________中，有一个面积为S的平面与磁场方向_______，B和S的乘积叫做穿过这个面积的________。
2．公式：Φ=________。
3．单位：韦伯，符号：Wb，1 Wb=1 T·m2。
4．Φ是标量，但有正负，若取某方向穿入平面的磁通量为______，则反方向穿入该平面的磁通量为_____。
二、探究归纳产生感应电流的条件
1．实验观察
（1）导体棒在磁场中运动
实验装置 实验操作 线圈中有无电流
条形磁铁在线圈中插入或拔出时 _______
条形磁铁在线圈中静止不动 _______
（2）导体棒在磁场中运动
实验装置 实验操作 线圈中有无电流
条形磁铁在线圈中插入或拔出时 ________
条形磁铁在线圈中静止不动 ________
（3）模拟法拉第的实验
实验装置 实验操作 线圈中有无电流
开关S接通或断开 ________
开关S闭合，改变滑动变阻器阻值 ________
开关S一直闭合，且滑动变阻器触头位置不动 ________
2．分析论证
（1）实验（1）表明：闭合导体回路包围的________时，有电流产生；闭合导体回路包围的______时，无电流产生。
（2）实验（2）表明：线圈中的_______时，有感应电流；线圈中的________时；无感应电流。
（3）实验（3）表明：线圈B中________，有感应电流；线圈B中___________，无感应电流。
（4）实验结论：产生感应电流的条件与磁场的______有关系，与闭合导体回路包围的_____有关系。
3．感应电流产生的条件
只要穿过闭合回路的磁通量发生_____，闭合导体回路中就有______。
匀强磁场 垂直 磁通量 BS 正 负
无 有 有 无 有 有 无 面积变化 面积不变 面积不变 磁场变化 磁场变化 磁场不变 变化 面积 变化 感应电流
一、对磁通量的理解与计算
1．对磁通量及其公式的理解应注意以下两个问题：
（1）某一面内的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数；
（2）磁通量是标量，但有正负。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。
【例题1】如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为
A．Φa>Φb B．Φa<Φb
C．Φa=Φb D．不能比较
参考答案：A
2．磁通量的计算
对公式Φ=BS的理解及应用：
（1）公式Φ=BS只适用于匀强磁场；
（2）磁通量的大小与匝数无关；
（3）S是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有效面积。
①如果磁感线与平面不垂直，如图甲所示，有效面积应理解为原平面在垂直磁场方向上的投影面积，如果平面与垂直磁场方向的夹角为θ，则有效面积为Scos θ，穿过该平面的磁通量为Φ=BScos θ。
②S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，闭合回路abcd和闭合回路ABCD虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：Φ=BS2。
（4）某面积内有不同方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和。
【例题2】如图所示，一个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2 cm。现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm，10匝；B线圈半径为2 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝。
（1）在B减为0.4 T的过程中，A、B线圈中的磁通量改变多少？
（2）在磁场转过30°角的过程中，C线圈中磁通量改变多少？
参考答案：（1）1.256×10-4 Wb 5.024×10-4 Wb （2）8.4×10-6 Wb
二、感应电流的产生条件
感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：（1）明确电路是否为闭合电路；（2）判断穿过回路的磁通量是否发生变化。
穿过闭合电路的磁通量变化情况列表如下：
Φ变的四种情况 举例
B不变、S变化 闭合电路的一部分导体切割磁感线运动时
B变化、S不变 线圈与磁体之间发生相对运动时
B和S都变化 注意：此时可由ΔΦ=Φt–Φ0计算并判断磁通量是否变化
B和S大小都不变，但二者之间的夹角变 线圈在磁场中转动时
【例题3】如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，导线cd中有电流的是
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，滑动触头不动
参考答案：ABC
试题解析：开关S闭合或断开的瞬间、开关S闭合但滑动触头向左滑的过程中、开关S闭合但滑动触头向右滑的过程中都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流。因此，本题的正确选项应为ABC。
1．（2017·吉林省辽源市田家炳高级中学高二月考）一个闭合线圈中没有产生感应电流，因此可以得出
A．此时该处一定没有磁场
B．此时该处一定没有磁场的变化
C．闭合线圈的面积一定没有变化
D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
2．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导体棒ab、cd，导体棒ab、cd的运动速度分别为v1、v2，如图所示，ab棒上有电流通过，则一定有
A．v1>v2 B．v1C．v1≠v2 D．v1=v2
3．（2017·广东省肇庆市实验中学高二期中）下列图示中，正方形闭合线圈始终在匀强磁场中运动，线圈中能产生感应电流的是
A．A图中水平方向匀速运动
B．B图中水平方向匀速运动
C．C图中绕O点在纸面内移动
D．D图中绕轴OO'转动
4．一磁感应强度为B的匀强磁场，方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为
A．0 B．2BS
C．2BScos θ D．2BSsin θ
5．（2017·上海市黄埔区高三第一次质量检测）通电直导线旁放一个金属线框，线框和导线在同一平面内，如图所示。在线框abcd中没有产生感应电流的运动情况是
A．线框向右移动
B．线框以AB为轴旋转
C．线框以ad边为轴旋转
D．线框以ab边为轴旋转
6．如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2则
A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1=ΔΦ2
C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．不能判断
7．如图所示，匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为L，且L>d，线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是
A． B．
C． D．
8．（2017·北京市海淀区北方交通大学附属中学高三月考）某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈（有铁芯）、线圈、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现形状闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下
A．当线圈拔出时，灵敏电流计的指针向左偏
B．当线圈中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
C．当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
D．当滑动变阻器的滑片向端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏
9．如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后从磁场中穿出。已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，那么下列说法中正确的是
①线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生
②线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生
③线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能变成电能
④整个线框都在磁场中运动时，机械能转变成电能
A．①③④ B．①③
C．②③④ D．①④
10．（2017·浙江省东阳县东阳中学高二期中）如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A，导线与螺线管垂直。A中的“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里。电键S闭合前、后，绝缘线对导线A的作用力大小的变化情况是：
A．增大 B．减小 C．不变 D．不能确定
11．（2017·浙江省宁波诺丁汉大学附属中学高二期中）如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是
A．保持开关闭合
B．开关闭合瞬间
C．开关断开瞬间
D．移动变阻器滑片
12．A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计（如图所示），下列操作及相应的结果可能实现的是
A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转
C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转
D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
13．如图所示，在同一铁芯上有A和C两个线圈，其中A线圈与滑动变阻器、电源、开关相连，C线圈两端与灵敏电流计相连，在以下采取的做法中，不能使灵敏电流计指针偏转的是
A．开关S闭合的瞬间
B．开关S闭合后，变阻器滑片P向右滑动
C．开关S闭合后，变阻器滑片P保持不动
D．开关S断开的瞬间
14．如图所示的线框面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90°到如图所示的虚线位置时，试求：
（1）初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2；
（2）磁通量的变化量ΔΦ。
15．（2017·浙江省五校高三第一次联考）（1）如图所示的是“研究电磁感应现象”的实验装置。
①将图中所缺导线补接完整。
②如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将___________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）。
（2）某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压。
①下列操作正确的是 ________
A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
②该学生继续做实验，在电源电压不变的情况下，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
16．逆向思维是一种重要的思想方法，在这种思想方法的引领下，许多重要的科学定律被发现。“电生磁，磁生电”这种逆向互生的关系，体现了物理学中的一种对称美。请思考：
（1）你还能指出物理学中的其他对称性和对称实例吗？
（2）1831年，物理学家法拉第用如图所示的实验，成功发现了磁生电现象，开关始终处于闭合状态时，a线圈中________（选填“有”或“无”）感应电流产生，开关闭合或断开瞬间，a线圈中________（选填“有”或“无”）感应电流产生。
（3）下图是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材。
请你协助该小组完成如下工作，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
17．（2017·新课标全国Ⅰ卷）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是
1．D【解析】感应电流的产生其条件是闭合线圈的磁通量发生变化，闭合线圈中没有感应电流产生可能线圈始终与磁场平行，故A错误；感应电流的产生其条件是闭合线圈的磁通量发生变化，磁通量的变化可以由磁场引起的，也可以由线圈的面积的变化引起的，闭合线圈中没有感应电流产生，不能判断出此地一定没有磁场的变化或没有面积的变化，故BC错误；没有电流只能说明穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化，故D正确。
【名师点睛】解答本题主要是抓住感应电流产生的条件：闭合线圈的磁通量发生变化，而磁通量的变化可以是由磁场变化引起，也可以是线圈的面积变化，或位置变化引起的。
4．C【解析】开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1=BScos θ。后来穿过线圈平面的磁通量为Φ2=–BScos θ，则磁通量的变化量为ΔΦ=|Φ2–Φ1|=2BScos θ，故C正确。
5．B【解析】当保持ad边与导线平行线圈向右移动时，穿过线圈的磁通量发生减小，则线圈中产生顺时针方向的感应电流；线框以导线为轴加速转动，穿过线圈的磁通量不变，则不可以产生感应电流；线框以ad边为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中产生感应电流。导线框以ab边为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中产生感应电流；本题选择不能产生感应电流的，故选B。
6．C【解析】将线框从Ⅰ平移到Ⅱ，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以ΔΦⅠ=|ΦⅡ–ΦⅠ|=ΦⅠ–ΦⅡ；将线框从Ⅰ绕cd边转到Ⅱ，磁感线分别是从线框的正、反两面穿过的，所以ΔΦ2=|–ΦⅡ–ΦⅠ|=ΦⅠ+ΦⅡ（以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负）。故C正确。
7．B【解析】只有线框在进入磁场的过程中（bc边未出磁场）和线框在穿出磁场的过程中（仅ad边在磁场中切割磁感线），穿过线框的磁通量才发生变化，产生感应电流。ad边和bc边都在磁场外时穿越磁场的过程中，没有感应电流，则t=。故正确选项为B。
8．B【解析】由题意可知：开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，则当磁通量增大时，则指针左偏；若磁通量减小时，则右偏；当线圈A拔出，或线圈A中的铁芯拔出时，均导致磁通量减小，因此电流计指针向右偏，故A错误，B正确；滑动变阻器的滑动端P匀速滑动，穿过线圈的磁通量发生变化，电流计指针都要发生偏转，故C错误；当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，电阻减小，则电流增大，导致磁通量增大，因此灵敏电流计的指针向左偏，故D错误。
【名师点睛】本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针左偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象。
11．A【解析】开关闭合状态下，线圈中电流恒定，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，电流表指针不会发生偏转，故A正确。当开关接通的瞬间、开关断开的瞬间或者移动变阻器滑片时，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转。故BCD错误。
12．AD【解析】由感应电流产生的条件是穿过闭合线框的磁通量变化，故AD正确。
13．C【解析】闭合开关S的瞬间，穿过线圈C的磁通量增加，产生感应电流，电流表指针偏转，故A不符合题意；开关S闭合后，变阻器滑片P向右滑动，A线圈中电流增大，产生的磁场增强，穿过线圈C的磁通量增加，产生感应电流，电流表指针偏转，故B不符合题意；开关S闭合后，变阻器滑片P保持不动，A线圈中电流不变，产生的磁场稳定，穿过线圈C的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转，故C符合题意。将开关断开的瞬间，穿过线圈C的磁通量减小，产生感应电流，电流表指针偏转，故D不符合题意。
【名师点睛】解决本题的关键是掌握产生感应电流的条件：闭合电路的磁通量发生变化，通过分析线圈A中电流变化，分析即可。
14．（1）BSsin θ –BScos θ （2）–BS（cos θ+sin θ）
【解析】（1）法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场的方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥=Ssin θ，所以Φ1=BSsin θ
在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′=Scos θ。由于磁感线从反面穿入，则Φ2=–BScos θ
法二：如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解
得B上=Bsin θ，B左=Bcos θ
故Φ1=B上S=BSsin θ
Φ2=–B左S=–BScos θ
（2）开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量Φ1=BSsin θ
当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动θ时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁通量从另一面穿过，变为“负”值，Φ2=–BScos θ。
所以，此过程中磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2–Φ1=–BScos θ–BSsin θ=–BS（cos θ+sin θ）
15．（1）① ②向左
（2）①D ②减小
【解析】探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路。磁场方向不变，磁通量的变化不变时电流方向不变，电流表指针偏转方向相同，磁通量的变化相反时，电流表指针方向相反；副线圈上的感应电动势，是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以原线圈上的电流应该是变化的，应为交流电流，电压为交流电压。副线圈上的感应电流（感应电动势）也应该是交流。
（1）①探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：
②闭合开关瞬间，通过线圈B的磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增大，感应电流方向和圆电流方向相反，电流计向右偏，而把A从B中拔出来时，通过线圈的B的磁通量减小，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，即感应电流方向和原电流方向相同，故电流计向左偏转。
（2）变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故电表用交流电压挡，故ABC错误，D正确；
（2）根据变压比关系可知，保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小。
16．（1）见解析 （2）无 有 （3）见解析
17．A【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化。在A图中系统振动时在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；而BCD三个图均无此现象，BCD错误。
【名师点睛】本题不要被题目的情景所干扰，抓住考查的基本规律，即产生感应电流的条件，有感应电流产生，才会产生阻尼阻碍振动。
第2节 探究感应电流的产生条件
一、磁通量回顾
1．定义：在磁感应强度为B的________中，有一个面积为S的平面与磁场方向_______，B和S的乘积叫做穿过这个面积的________。
2．公式：Φ=________。
3．单位：韦伯，符号：Wb，1 Wb=1 T·m2。
4．Φ是标量，但有正负，若取某方向穿入平面的磁通量为______，则反方向穿入该平面的磁通量为_____。
二、探究归纳产生感应电流的条件
1．实验观察
（1）导体棒在磁场中运动
实验装置 实验操作 线圈中有无电流
条形磁铁在线圈中插入或拔出时 _______
条形磁铁在线圈中静止不动 _______
（2）导体棒在磁场中运动
实验装置 实验操作 线圈中有无电流
条形磁铁在线圈中插入或拔出时 ________
条形磁铁在线圈中静止不动 ________
（3）模拟法拉第的实验
实验装置 实验操作 线圈中有无电流
开关S接通或断开 ________
开关S闭合，改变滑动变阻器阻值 ________
开关S一直闭合，且滑动变阻器触头位置不动 ________
2．分析论证
（1）实验（1）表明：闭合导体回路包围的________时，有电流产生；闭合导体回路包围的______时，无电流产生。
（2）实验（2）表明：线圈中的_______时，有感应电流；线圈中的________时；无感应电流。
（3）实验（3）表明：线圈B中________，有感应电流；线圈B中___________，无感应电流。
（4）实验结论：产生感应电流的条件与磁场的______有关系，与闭合导体回路包围的_____有关系。
3．感应电流产生的条件
只要穿过闭合回路的磁通量发生_____，闭合导体回路中就有______。
匀强磁场 垂直 磁通量 BS 正 负
无 有 有 无 有 有 无 面积变化 面积不变 面积不变 磁场变化 磁场变化 磁场不变 变化 面积 变化 感应电流
一、对磁通量的理解与计算
1．对磁通量及其公式的理解应注意以下两个问题：
（1）某一面内的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数；
（2）磁通量是标量，但有正负。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。
【例题1】如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为
A．Φa>Φb B．Φa<Φb
C．Φa=Φb D．不能比较
参考答案：A
2．磁通量的计算
对公式Φ=BS的理解及应用：
（1）公式Φ=BS只适用于匀强磁场；
（2）磁通量的大小与匝数无关；
（3）S是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有效面积。
①如果磁感线与平面不垂直，如图甲所示，有效面积应理解为原平面在垂直磁场方向上的投影面积，如果平面与垂直磁场方向的夹角为θ，则有效面积为Scos θ，穿过该平面的磁通量为Φ=BScos θ。
②S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，闭合回路abcd和闭合回路ABCD虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：Φ=BS2。
（4）某面积内有不同方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和。
【例题2】如图所示，一个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2 cm。现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm，10匝；B线圈半径为2 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝。
（1）在B减为0.4 T的过程中，A、B线圈中的磁通量改变多少？
（2）在磁场转过30°角的过程中，C线圈中磁通量改变多少？
参考答案：（1）1.256×10-4 Wb 5.024×10-4 Wb （2）8.4×10-6 Wb
二、感应电流的产生条件
感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：（1）明确电路是否为闭合电路；（2）判断穿过回路的磁通量是否发生变化。
穿过闭合电路的磁通量变化情况列表如下：
Φ变的四种情况 举例
B不变、S变化 闭合电路的一部分导体切割磁感线运动时
B变化、S不变 线圈与磁体之间发生相对运动时
B和S都变化 注意：此时可由ΔΦ=Φt–Φ0计算并判断磁通量是否变化
B和S大小都不变，但二者之间的夹角变 线圈在磁场中转动时
【例题3】如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，导线cd中有电流的是
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，滑动触头不动
参考答案：ABC
试题解析：开关S闭合或断开的瞬间、开关S闭合但滑动触头向左滑的过程中、开关S闭合但滑动触头向右滑的过程中都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流。因此，本题的正确选项应为ABC。
1．（2017·吉林省辽源市田家炳高级中学高二月考）一个闭合线圈中没有产生感应电流，因此可以得出
A．此时该处一定没有磁场
B．此时该处一定没有磁场的变化
C．闭合线圈的面积一定没有变化
D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
2．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导体棒ab、cd，导体棒ab、cd的运动速度分别为v1、v2，如图所示，ab棒上有电流通过，则一定有
A．v1>v2 B．v1
3．（2017·广东省肇庆市实验中学高二期中）下列图示中，正方形闭合线圈始终在匀强磁场中运动，线圈中能产生感应电流的是
A．A图中水平方向匀速运动
B．B图中水平方向匀速运动
C．C图中绕O点在纸面内移动
D．D图中绕轴OO'转动
4．一磁感应强度为B的匀强磁场，方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为
A．0 B．2BS
C．2BScos θ D．2BSsin θ
5．（2017·上海市黄埔区高三第一次质量检测）通电直导线旁放一个金属线框，线框和导线在同一平面内，如图所示。在线框abcd中没有产生感应电流的运动情况是
A．线框向右移动
B．线框以AB为轴旋转
C．线框以ad边为轴旋转
D．线框以ab边为轴旋转
6．如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2则
A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1=ΔΦ2
C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．不能判断
7．如图所示，匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为L，且L>d，线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是
A． B．
C． D．
8．（2017·北京市海淀区北方交通大学附属中学高三月考）某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈（有铁芯）、线圈、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现形状闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下
A．当线圈拔出时，灵敏电流计的指针向左偏
B．当线圈中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
C．当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
D．当滑动变阻器的滑片向端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏
9．如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后从磁场中穿出。已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，那么下列说法中正确的是
①线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生
②线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生
③线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能变成电能
④整个线框都在磁场中运动时，机械能转变成电能
A．①③④ B．①③
C．②③④ D．①④
10．（2017·浙江省东阳县东阳中学高二期中）如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A，导线与螺线管垂直。A中的“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里。电键S闭合前、后，绝缘线对导线A的作用力大小的变化情况是：
A．增大 B．减小 C．不变 D．不能确定
11．（2017·浙江省宁波诺丁汉大学附属中学高二期中）如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是
A．保持开关闭合
B．开关闭合瞬间
C．开关断开瞬间
D．移动变阻器滑片
12．A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计（如图所示），下列操作及相应的结果可能实现的是
A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转
C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转
D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
13．如图所示，在同一铁芯上有A和C两个线圈，其中A线圈与滑动变阻器、电源、开关相连，C线圈两端与灵敏电流计相连，在以下采取的做法中，不能使灵敏电流计指针偏转的是
A．开关S闭合的瞬间
B．开关S闭合后，变阻器滑片P向右滑动
C．开关S闭合后，变阻器滑片P保持不动
D．开关S断开的瞬间
14．如图所示的线框面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90°到如图所示的虚线位置时，试求：
（1）初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2；
（2）磁通量的变化量ΔΦ。
15．（2017·浙江省五校高三第一次联考）（1）如图所示的是“研究电磁感应现象”的实验装置。
①将图中所缺导线补接完整。
②如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将___________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）。
（2）某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压。
①下列操作正确的是 ________
A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
②该学生继续做实验，在电源电压不变的情况下，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
16．逆向思维是一种重要的思想方法，在这种思想方法的引领下，许多重要的科学定律被发现。“电生磁，磁生电”这种逆向互生的关系，体现了物理学中的一种对称美。请思考：
（1）你还能指出物理学中的其他对称性和对称实例吗？
（2）1831年，物理学家法拉第用如图所示的实验，成功发现了磁生电现象，开关始终处于闭合状态时，a线圈中________（选填“有”或“无”）感应电流产生，开关闭合或断开瞬间，a线圈中________（选填“有”或“无”）感应电流产生。
（3）下图是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材。
请你协助该小组完成如下工作，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
17．（2017·新课标全国Ⅰ卷）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是
1．D【解析】感应电流的产生其条件是闭合线圈的磁通量发生变化，闭合线圈中没有感应电流产生可能线圈始终与磁场平行，故A错误；感应电流的产生其条件是闭合线圈的磁通量发生变化，磁通量的变化可以由磁场引起的，也可以由线圈的面积的变化引起的，闭合线圈中没有感应电流产生，不能判断出此地一定没有磁场的变化或没有面积的变化，故BC错误；没有电流只能说明穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化，故D正确。
【名师点睛】解答本题主要是抓住感应电流产生的条件：闭合线圈的磁通量发生变化，而磁通量的变化可以是由磁场变化引起，也可以是线圈的面积变化，或位置变化引起的。
4．C【解析】开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1=BScos θ。后来穿过线圈平面的磁通量为Φ2=–BScos θ，则磁通量的变化量为ΔΦ=|Φ2–Φ1|=2BScos θ，故C正确。
5．B【解析】当保持ad边与导线平行线圈向右移动时，穿过线圈的磁通量发生减小，则线圈中产生顺时针方向的感应电流；线框以导线为轴加速转动，穿过线圈的磁通量不变，则不可以产生感应电流；线框以ad边为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中产生感应电流。导线框以ab边为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中产生感应电流；本题选择不能产生感应电流的，故选B。
6．C【解析】将线框从Ⅰ平移到Ⅱ，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以ΔΦⅠ=|ΦⅡ–ΦⅠ|=ΦⅠ–ΦⅡ；将线框从Ⅰ绕cd边转到Ⅱ，磁感线分别是从线框的正、反两面穿过的，所以ΔΦ2=|–ΦⅡ–ΦⅠ|=ΦⅠ+ΦⅡ（以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负）。故C正确。
7．B【解析】只有线框在进入磁场的过程中（bc边未出磁场）和线框在穿出磁场的过程中（仅ad边在磁场中切割磁感线），穿过线框的磁通量才发生变化，产生感应电流。ad边和bc边都在磁场外时穿越磁场的过程中，没有感应电流，则t=。故正确选项为B。
8．B【解析】由题意可知：开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，则当磁通量增大时，则指针左偏；若磁通量减小时，则右偏；当线圈A拔出，或线圈A中的铁芯拔出时，均导致磁通量减小，因此电流计指针向右偏，故A错误，B正确；滑动变阻器的滑动端P匀速滑动，穿过线圈的磁通量发生变化，电流计指针都要发生偏转，故C错误；当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，电阻减小，则电流增大，导致磁通量增大，因此灵敏电流计的指针向左偏，故D错误。
【名师点睛】本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针左偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象。
11．A【解析】开关闭合状态下，线圈中电流恒定，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，电流表指针不会发生偏转，故A正确。当开关接通的瞬间、开关断开的瞬间或者移动变阻器滑片时，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转。故BCD错误。
12．AD【解析】由感应电流产生的条件是穿过闭合线框的磁通量变化，故AD正确。
13．C【解析】闭合开关S的瞬间，穿过线圈C的磁通量增加，产生感应电流，电流表指针偏转，故A不符合题意；开关S闭合后，变阻器滑片P向右滑动，A线圈中电流增大，产生的磁场增强，穿过线圈C的磁通量增加，产生感应电流，电流表指针偏转，故B不符合题意；开关S闭合后，变阻器滑片P保持不动，A线圈中电流不变，产生的磁场稳定，穿过线圈C的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转，故C符合题意。将开关断开的瞬间，穿过线圈C的磁通量减小，产生感应电流，电流表指针偏转，故D不符合题意。
【名师点睛】解决本题的关键是掌握产生感应电流的条件：闭合电路的磁通量发生变化，通过分析线圈A中电流变化，分析即可。
14．（1）BSsin θ –BScos θ （2）–BS（cos θ+sin θ）
【解析】（1）法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场的方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥=Ssin θ，所以Φ1=BSsin θ
在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′=Scos θ。由于磁感线从反面穿入，则Φ2=–BScos θ
法二：如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解
得B上=Bsin θ，B左=Bcos θ
故Φ1=B上S=BSsin θ
Φ2=–B左S=–BScos θ
（2）开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量Φ1=BSsin θ
当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动θ时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁通量从另一面穿过，变为“负”值，Φ2=–BScos θ。
所以，此过程中磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2–Φ1=–BScos θ–BSsin θ=–BS（cos θ+sin θ）
15．（1）① ②向左
（2）①D ②减小
【解析】探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路。磁场方向不变，磁通量的变化不变时电流方向不变，电流表指针偏转方向相同，磁通量的变化相反时，电流表指针方向相反；副线圈上的感应电动势，是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以原线圈上的电流应该是变化的，应为交流电流，电压为交流电压。副线圈上的感应电流（感应电动势）也应该是交流。
（1）①探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：
②闭合开关瞬间，通过线圈B的磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增大，感应电流方向和圆电流方向相反，电流计向右偏，而把A从B中拔出来时，通过线圈的B的磁通量减小，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，即感应电流方向和原电流方向相同，故电流计向左偏转。
（2）变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故电表用交流电压挡，故ABC错误，D正确；
（2）根据变压比关系可知，保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小。
16．（1）见解析 （2）无 有 （3）见解析
17．A【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化。在A图中系统振动时在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；而BCD三个图均无此现象，BCD错误。
【名师点睛】本题不要被题目的情景所干扰，抓住考查的基本规律，即产生感应电流的条件，有感应电流产生，才会产生阻尼阻碍振动。