人教高中物理选修3-2课件：第四章电磁感应 A夯实基础课时1、2划时代的发现 探究感应电流的产生条件 （共22张PPT）

(共22张PPT)
第四章·电磁感应
物理·选修3-2·人教
课时1、2　划时代的发现　探究感应电流的产生条件
课时1、2
1.下列现象中属于电磁感应现象的是 (　　)
A.磁场对电流产生力的作用
B.变化的磁场使闭合电路中产生电流
C.插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D.电流周围产生磁场
答案
1.B　【解题思路】　由电磁感应现象的定义可知,B正确,ACD错误。
知识点 1　 电磁感应现象
2.如图所示的实验装置中,用于研究电磁感应现象的是(　　)
答案
2.B　【解题思路】　选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验,选项A不符合题意;选项B是研究电磁感应现象的实验,观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电流表指针是否会偏转,选项B符合题意;选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验,选项C不符合题意;选项D是奥斯特实验,用来证明通电直导线周围存在磁场,选项D不符合题意。
知识点 1　 电磁感应现象
A B C D
3.如图所示,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 表示穿过两圆环的磁通量,则有 (　　)
A.Φ1>Φ2 B.Φ1=Φ2
C.Φ1<Φ2 D.无法确定
答案
3.B　【解题思路】　由于穿过环1和环2的磁感线条数相等,所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的,即Φ1=Φ2,选项B正确。
知识点 2　 磁通量及其变化量
4.[2018北京十一学校期末考试]如图所示,面积为S的矩形线圈abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与线圈平面成θ角,当线圈以ab为轴顺时针转过90°时,穿过abcd面的磁通量的变化量的绝对值为 (　　)
A.BScos θ B.BS(sin θ+cos θ)
C.BSsin θ D.BS
答案
4.B　【解题思路】　磁通量是标量,但有正负,若规定磁感线从一侧穿过时磁通量为正值,则从另一侧穿过时就为负值。当线圈处于初位置时,磁感线的竖直分量由下向上穿过线圈平面,设为正,此时磁通量为Φ1=BSsin θ,当线圈转至竖直位置时,磁通量Φ2=-BScos θ,那么磁通量的变化量的绝对值为|ΔΦ|=|-BScos θ-BSsin θ|=BS(sin θ+cos θ),故选项B正确。
知识点 2　 磁通量及其变化量
5.探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示。
(1)本实验中,我们通过观察　　　　　　　　　　　　　　来判断电路中是否有感应电流;?
(2)通过比较图甲和丙可知,产生感应电流的一个条件是电路要　　　　　　　,通过比较图　　　　　　　可知,产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动;?
(3)若图甲中AB棒不动,磁铁左右水平运动,电路中　　　　(选填“有”或“无”)感应电流。?
知识点 3　 产生感应电流的实验探究
答案
5.【参考答案】　(1)灵敏电流计的指针是否偏转　(2)闭合　甲和乙　(3)有　
【解题思路】　(1)实验时,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来确定电路中是否产生感应电流。
(2)题图甲所示电路是闭合电路,灵敏电流计的指针发生偏转,说明电路中产生了感应电流;题图丙所示电路是断开的,灵敏电流计的指针没有偏转,说明电路中没有产生感应电流。由此可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合。要得出产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动,这两次实验就要一次实验导体在磁场中做切割磁感线运动,一次实验导体在磁场中不做切割磁感线运动,由此比较可以确定要选用图甲和图乙。
(3)在题图甲中,电路是闭合的,若导体不动,磁铁运动,利用运动和静止的相对性可以确定,导体也做切割磁感线运动,具备了感应电流产生的两个条件,所以电路中有电流产生。
知识点 3　 产生感应电流的实验探究
6.[2018重庆市巴蜀中学期中考试]如图所示,在“探究法拉第电磁感应现象”的实验中,电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关已部分连接。
(1)请使用两根导线,将电路补充完整。
(2)此实验中使用的电表是　　　　。?
A.灵敏电流计
B.倍率适宜的欧姆表
(3)正确选择电表和连接电路后,开始实验探究,下列说法正确的是　　　　。?
A.开关闭合后,线圈A插入线圈B或从线圈B中拔出,都会引起电表指针偏转
B.线圈A插入线圈B后,开关闭合和断开的瞬间电表指针均不会偏转
C.线圈A插入线圈B中,开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电表指针静止在中央零刻度
D.线圈A插入线圈B中,开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电表指针才能偏转
知识点 3　 产生感应电流的实验探究
答案
6.【参考答案】　(1)如图所示　(2)A　(3)A
【解题思路】　(1)线圈A、电池组、开关、滑动变阻器串联,构成闭合回路;线圈B、电表串联构成闭合回路。
(2)本实验要使用灵敏电流计来检测电路中是否有电流产生,选项A正确。
(3)只要线圈B中磁通量发生变化,电流计指针就会偏转,开关闭合,线圈A插入线圈B或者从线圈B中拔出,线圈A插入线圈B后闭合或者断开开关瞬间,都会使电流计指针偏转,选项A正确,B错误;线圈A插入线圈B中,开关闭合,滑动变阻器的滑片匀速滑动或者变速滑动,电流计指针都会偏转,选项CD错误。
知识点 3　 产生感应电流的实验探究
7.关于产生感应电流的条件,下列说法正确的是 (　　)
A.任一闭合回路在磁场中运动,闭合回路中一定会有感应电流
B.任一闭合回路在磁场中做切割磁感线运动,闭合回路中一定会有感应电流
C.穿过任一闭合回路的磁通量为零的瞬间,闭合回路中一定不会产生感应电流
D.无论用什么方法,只要穿过闭合回路的磁感线净条数发生了变化,闭合回路中就一定会有感应电流
答案
7.D　【解题思路】　只要穿过闭合回路的磁通量发生变化就一定会产生感应电流,而磁通量是穿过某一面积磁感线的净条数,选项D正确;闭合回路在磁场中运动,磁通量可能变化,也可能不变,选项A错误;闭合回路在磁场中做切割磁感线运动,磁通量可能变化,也可能不变,选项B错误;磁通量为零的瞬间不能说明闭合回路中的磁通量没有发生变化,选项C错误。
知识点 4　 产生感应电流的条件
8.[2019广东惠东高级中学开学考试]如图所示,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,下列各种情况下铜环a中不产生感应电流的是 (　　)
A.线圈中通以恒定的电流
B.通电时,使滑动变阻器的滑片P匀速滑动
C.通电时,使滑动变阻器的滑片P加速滑动
D.开关断开的瞬间
答案
8.A　【解题思路】　线圈中通以恒定的电流时,线圈产生稳恒的磁场,穿过铜环a的磁通量不变,铜环a中没有感应电流产生,故A符合题意;通电时,使滑动变阻器的滑片P匀速或加速滑动时,变阻器接入电路的电阻发生变化,回路中的电流发生变化,线圈产生的磁场发生变化,穿过铜环a的磁通量发生变化,铜环a中产生感应电流,故BC不符合题意;将开关断开的瞬间,线圈产生的磁场从有到无,穿过铜环a的磁通量减小,铜环a中产生感应电流,故D不符合题意。
知识点 4　 产生感应电流的条件
9.(多选)如图所示,竖直放置的长直导线中通有恒定电流,有一矩形导线框与导线在同一平面内,在下列情况中导线框中能产生感应电流的是 (　　)
A.导线框向右平动
B.导线框以导线为轴转动
C.导线框向下平动
D.导线框以ad边为轴转动
答案
9.AD 　【解题思路】　导线框向右平动时,导线框中的磁感应强度减小,故磁通量减小,可以产生感应电流,故A正确;导线框以导线为轴转动时,穿过导线框的磁通量不变,故不会产生感应电流,选项B错误;导线框向下平动时,导线框中的磁感应强度不变,磁通量不变,故不会产生感应电流,故C错误;导线框以ad边为轴转动时,导线框中的磁通量发生变化,故会产生感应电流,故D正确。
知识点 4　 产生感应电流的条件
10.[2018江西新余一中期中考试]如图所示,一有限范围的匀强磁场,宽度为d,将一边长为l的正方形导线框以速度v向右匀速地通过磁场区域,若d>l,则导线框通过磁场过程中,导线框中不产生感应电流的时间应等于 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A. B.
C. D.
答案
10.C　【解题思路】　当导线框刚刚完全进入磁场时至导线框刚刚要出磁场时,穿过导线框的磁通量不发生变化,导线框中不会产生感应电流,对应的位移为d-l,所以时间为t=,选项C正确。
知识点 4　 产生感应电流的条件
11.[2018河北保定一中期中考试]如图所示,闭合导线框平行磁场方向放置,下列说法正确的是 (　　)
A.只要闭合导线框在磁场中做切割磁感线运动,线框中就会产生感应电流
B.只要闭合导线框处于变化的磁场中,线框中就会产生感应电流
C.图中的矩形导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转,都可以产生感应电流
D.图中的闭合导线框绕其对称轴OO'在磁场中转动,当穿过线框内的磁通量为零时,线框中仍然有感应电流产生
答案
11.D　【解题思路】　线框在磁场中切割磁感线,若线框中的磁通量始终没变,线框中并不产生感应电流,例如线框从题图所示位置沿垂直纸面方向运动时不产生感应电流,所以选项A不正确;在题图所示的情况下,磁场的磁感应强度B的大小发生变化时,线框中的磁通量并不变化,也不产生感应电流,所以选项B不正确;在题图所示的情况下,线框以ad为轴旋转时,线框中的磁通量始终为零,不产生感应电流,所以选项C不正确;如果以OO'为轴旋转,线框在题图所示位置时,穿过的磁通量为零,但磁通量仍处在变化过程中,因此线框中仍然有感应电流,故D正确。
知识点 4　 产生感应电流的条件
12.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电棒ab、cd(均与导轨垂直),这两个导电棒ab、cd的运动速度分别为v1、v2,如图所示,ab棒上有感应电流通过,则 (　　)
A.一定是v1>v2 B.一定是v1C.一定是v1≠v2 D.一定是v1=v2
答案
12.C　【解题思路】　对于由导轨和导电棒组成的闭合回路来说,要使导电棒ab上有感应电流通过,则穿过此闭合回路的磁通量必发生变化。对于匀强磁场来说,磁通量Φ=BS,根据题中条件,仅当穿过闭合回路的磁场的有效面积S发生变化时才有Φ的变化,因此应有v1≠v2,选项C正确。
知识点 4　 产生感应电流的条件
1.[2018湖南衡阳市八中期末考试]如图所示,将一圆形导线环竖直放置,在圆环所在的空间加上一水平向右的匀强磁场,mn、pq为圆环上两条互相垂直的直径,mn沿水平方向,pq沿竖直方向。则下列选项中能使圆环中产生感应电流的是 (　　)
A.让圆环绕过圆心且垂直于圆环平面的轴转动
B.让圆环在竖直面内向右平动
C.让圆环以mn为轴转动
D.让圆环以pq为轴转动
答案
1.D　【解题思路】　圆环在匀强磁场中运动,磁感应强度B为定值,根据ΔΦ=B·ΔS知,只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0,则磁通量一定改变,回路中一定有感应电流产生。当圆环绕过圆心且垂直于圆环平面的轴转动时,圆环相对磁场的正对面积始终为零,即ΔS=0,因而无感应电流产生,A错误;当圆环在竖直面内向右平动时,同样ΔS=0,因而无感应电流产生,B错误;当圆环以mn为轴转动时,圆环相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零,回路中仍无感应电流,C错误;当圆环以pq为轴转动时,圆环相对磁场的正对面积发生改变,回路中产生感应电流,D正确。
2.[2018河北保定一中期中考试]如图所示,在匀强磁场中的U形导轨上,有两根等长的平行导线ab和cd以相同的速度v匀速向右滑动。为使ab中有感应电流产生,开关S (　　)　　　　　　　　　　　　　　　　
A.断开和闭合都可以
B.应断开
C.断开和闭合都不行
D.应闭合
答案
2.D　【解题思路】　导线ab、cd以相同的速度同向运动,相对静止,即abdc闭合回路的面积不变,穿过其回路的磁通量不变,只有当开关闭合后,穿过abNM闭合回路的磁通量发生变化,ab中才能产生感应电流,选项ABC错误,选项D正确。
3.[2019江苏无锡市期末考试]有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具,模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合,如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上某位置,线圈贴着模具上下移动的过程中,下列说法正确的是(地磁场很弱,可以忽略) (　　)
A.线圈切割磁感线,线圈中出现感应电流
B.线圈贴着模具上下移动的过程中不出现感应电流
C.由于线圈所在处的磁场是不均匀的,故不能判断线圈中是否有电流产生
D.若线圈平面放置不水平,则移动过程中会产生感应电流
答案
3.B　【解题思路】　线圈贴着模具上下移动的过程中,由于穿过线圈的磁通量不变,可知不会产生感应电流,选项AC错误,B正确;即使线圈平面放置不水平,移动过程中穿过线圈的磁通量也不变,也不会产生感应电流,选项D错误。
4.(多选)如图所示,在纸面内放有一磁铁和一圆形导线圈,下列情况线圈中不能产生感应电流的是(　　)
A.将磁铁在纸面内向上平移
B.将磁铁在纸面内向右平移
C.将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动
D.将磁铁的N极转向纸外,S极转向纸内
答案
4.ABC　【解题思路】　磁铁处于题图所示的位置时,没有磁感线穿过线圈,穿过线圈的磁通量为零。将磁铁在纸面内向上平移时,穿过线圈的磁通量仍为零,线圈中没有感应电流产生,故A符合题意;将磁铁在纸面内向右平移时,穿过线圈的磁通量仍为零,线圈中没有感应电流产生,故B符合题意;将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动时,穿过线圈的磁通量仍为零,线圈中没有感应电流产生,故C符合题意;将磁铁的N极转向纸外,S极转向纸内,会有磁感线穿过线圈,穿过线圈的磁通量增大,产生感应电流,故D不符合题意。
5.(多选)[2018湖北省黄石二中期末考试]如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称地放置,两直导线中的电流大小与变化情况相同,电流方向如图所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是 (　　)
A.线圈a中有感应电流
B.线圈b中有感应电流
C.线圈c中无感应电流
D.线圈d中无感应电流
答案
5.AD　【解题思路】　由安培定则可判断出两通电直导线产生的磁场在Ⅰ象限中方向相同,在Ⅲ象限中方向也相同,当两直导线中的电流都增大时,线圈a、c中磁通量增大,产生感应电流,选项A正确,C错误。利用对称性和安培定则可判断出两通电直导线产生的磁场在Ⅱ象限中方向相反,在Ⅳ象限中方向也相反,且线圈b、d中的磁通量为零,当两直导线中的电流都增大时,线圈b、d中的磁通量仍为零,线圈b、d中无感应电流,选项B错误,D正确。
6.(多选)[2018山西长治二中期中考试]按如图所示装置进行操作时,发现放在光滑金属导轨上的导体棒ab发生移动,可能是在(　　)
A.闭合S的瞬间
B.断开S的瞬间
C.左边线圈中有稳定电流时
D.闭合S后,增大电阻时
答案
6.ABD　【解题思路】　ab导体棒发生移动,说明ab中产生了感应电流,说明左边线圈中的电流发生变化引起右边线圈中的磁通量发生变化,可知ABD正确,C错误。