第一章 第一、二节
1．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁感应现象；奥斯特发现了电磁感应现象
C．密立根发现了点电荷的相互作用规律；库仑通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
【答案】A
【解析】麦克斯韦预言了电磁波并没有预言电磁感应现象，发现电磁感应现象的是法拉第，选项B错误；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，库仑发现了点电荷的相互作用规律，C错误；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，选项D错误．
2．如下图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( )
A B C D
【答案】B
【解析】选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验．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是否会产生感应电流．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D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场．
3．(2019·北京名校检测)如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2、O3O4都是线圈的对称轴．若要使线圈中产生感应电流，下列方法正确的是( )
A．矩形线圈绕O3O4轴转动 B．矩形线圈沿纸面向上平动
C．矩形线圈沿纸面向左平动 D．矩形线圈绕a点在纸面内转动
【答案】A
【解析】线圈绕轴O3O4转动时，穿过线圈的磁通量将发生变化，有感应电流产生，故A正确．由于磁场为匀强磁场，无论线圈在平面内如何平动和转动，其磁通量都不变化，都不会产生感应电流，故B、C、D错误．
4．(多选)如图所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计G相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G中有示数的是( )
A．开关闭合瞬间
B．开关闭合一段时间后
C．开关断开瞬间
D．开关闭合一段时间后，来回移动变阻器滑动端
【答案】ACD
【解析】开关闭合瞬间，电路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过线圈Ⅱ的磁通量增大，产生感应电流，A正确；开关闭合一段时间后，线圈中是恒定的电流，线圈产生稳恒的磁场，穿过线圈Ⅱ的磁通量不变，没有感应电流产生，B错误；将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量减小，产生感应电流，C正确；通电时，来回移动变阻器滑动端时，变阻器接入电路的电阻变化，电路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量变化，产生感应电流，D正确．
5．某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，当它接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是_____________________________________________________________________.
【答案】开关位置接错
【解析】图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断．而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间，导致线圈B内磁场变化，进而产生感应电流的情况，但图中的接法却达不到目的．
第一章 第一、二节
基础达标
一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)
1．下列现象中，属于电磁感应现象的是( )
A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流
D．磁铁吸引小磁针
【答案】C
2．如图所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，穿过它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，则( )
A．Φa＜Φb＜Φc B．Φa＞Φb＞Φc
C．Φa＜Φc＜Φb D．Φa＞Φc＞Φb
【答案】B
3．(2019·衡阳校级检测)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
【答案】D
【解析】磁铁静止在线圈上方、右侧、里面时，通过线圈的磁通量不发生变化，不产生感应电流，故A、B、C错误．磁铁插入或抽出线圈的过程，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确．
4．如选项图所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动．下列四个图中能产生感应电流的是( )
A B C D
【答案】D
【解析】A图和C图中，穿过闭合线圈的磁通量始终为零，故不能产生感应电流，B图中穿过闭合线圈的磁通量虽然不为零，但始终保持不变，故也不能产生感应电流，D图能产生感应电流．
5．如下图所示，A、B两个线圈套在同一个铁芯上模仿法拉第发现电磁感应的实验，下列说法正确的是( )
A．S2断开状态下，突然闭合S1，电流表中有感应电流
B．S2闭合状态下，突然闭合S1，电流表中有感应电流
C．S1闭合状态下，突然闭合S2，电流表中有感应电流
D．S1、S2闭合状态下，滑片向左滑动过程中，有感应电流
【答案】BD
6．均匀带负电的圆环a绕过圆心与圆环所在平面垂直的轴O旋转，如下图所示，一闭合小金属圆环b和圆环a在同一平面内，且与a同心，则( )
A．只要圆环在转动，小圆环内一定有感应电流产生
B．圆环不管怎样运动，小圆环内都没有感应电流
C．圆环做变速转动时，小圆环内有感应电流
D．圆环做匀速转动时，小圆环内没有感应电流
【答案】CD
二、非选择题
7．匀强磁场区域宽为L，一正方形线框abcd的边长为l，且l>L，线框以速度v通过磁场区域，如图所示，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多少？
【答案】
【解析】ad边和bc边都在磁场外时，线框中的磁通量不变，没有感应电流．
线圈中没有感应电流的时间为t＝.
8．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Φ1和Φ2；
(2)磁通量的变化量ΔΦ.
【答案】(1)BSsin θ －BScos θ (2)－BS(cos θ＋sin θ)
【解析】(1)如图所示，把磁感应强度B沿垂直于线框平面和平行于线框平面进行分解，得B上＝Bsin θ，B左＝Bcos θ，
所以Φ1＝B上S＝BSsin θ，
Φ2＝－B左S＝－BScos θ.
(2)此过程中磁通量的变化量为
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BSsin θ＝－BS(cos θ＋sin θ)．
能力提升
9．(2019·漳州校级月考)如图所示的条形磁铁的上方，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( )
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．以上说法都不对
【答案】B
【解析】穿过线圈的磁通量先是向上的减小然后向下的增大，根据楞次定律可判断出线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部时磁通量等于0，但是磁通量仍然在变化，仍然有感应电流，过中部后也有感应电流．B正确，A、C、D错误．
10．(多选)如图所示，用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合，哪些组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生(选项A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，选项D中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合)( )
A B C D
【答案】BC
【解析】对图A而言，因为通电直导线位于环形导线所在平面内，且与直径重合，因此穿过圆环的磁通量为零，所以当切断导线中的电流时，磁通量在整个变化过程中必为零，所以闭合回路中不会有感应电流产生；对图B而言，因为磁通量为大小两个部分磁感线条数之差，当切断直导线中的电流时，磁通量为零，即此过程中磁通量有变化，故闭合回路中会有感应电流产生；同理分析可得图C中也有感应电流产生；对图D而言，因为环形导线与直导线产生的磁场的磁感线平行，故磁通量为零．当切断直导线中的电流时，磁通量在整个变化过程中皆为零，所以闭合回路中不会有感应电流产生，所以当切断直导线中的电流时，能产生感应电流的有B、C两种情况．
11．(2019·开封名校联考)如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF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时刻，磁感应强度为B0，此时刻MN到达的位置使MDEN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应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．
【答案】B＝
【解析】要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线框平面的磁通量不发生变化，在t＝0时刻，穿过线框平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l2
设t时刻的磁感应强度为B，此时刻磁通量为
Φ2＝Bl(l＋vt)
由Φ1＝Φ2得B＝.
12．如图所示，有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1 cm.现于纸面内先后放上圆形线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm,10匝；D线圈半径为2 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝．问：
(1)在磁感应强度B减少为0.4 T的过程中，A和D中的磁通量改变了多少？
(2)当磁场转过30°角的过程中，C中的磁通量改变了多少？
【答案】(1)1.256×10－4 Wb 1.256×10－4 Wb
(2)8.4×10－6 Wb
【解析】(1)对A线圈，Φ1＝B1πr2，Φ2＝B2πr2.故磁通量改变量：|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb .
对D线圈，|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb.
(2)对C线圈，Φ1＝Bπr2，磁场转过30°，线圈面积在垂直磁场方向上的投影为πr2cos 30°，则Φ2＝Bπr2cos 30°.
故磁通量改变量：|Φ2－Φ1 |＝Bπr2(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb＝8.4×10－6 Wb.
课件42张PPT。第一节 电磁感应现象回顾选修31磁场的有关知识，然后回答下面几个问题．
1．1820年，丹麦物理学家________用实验展示了电与磁的联系，说明了通电导线周围存在着磁场，这个现象叫做电流的______(填“热”或“磁”)效应．2．(多选)(2016·成都期末)如图所示的三维空间内，匀强磁场方向沿x方向，在平面xOz内有一通电直导线，若它所受的安培力方向沿＋y方向，则( )
A．该通电导线一定不会沿平行Ox方向放置
B．该通电导线一定平行Oz方向放置C．无论通电导线怎样放置，它总受到＋y方向的安培力
D．沿＋x方向观察导线中的电流方向，应该为向右方向
【答案】AD
【解析】当通电导线与匀强磁场平行时，它不受安培力作用，而题意说导线受到安培力作用，说明导线一定不会沿平行Ox方向放置，因此选项A正确；根据左手定则确定的关系可知：安培力一定垂直于磁场方向和电流方向确定的平面，但电流方向不一定与磁场方向垂直，因此选项B错误；根据左手定则判定知：通电导线如果任意放置在xOz平面内，它受到的安培力，方向有沿＋y方向和－y方向两种可能，沿Ox方向观察，当电流向右时，安培力沿＋y方向；当电流向左时，安培力沿－y方向．因此选项C错误，选项D正确．一、电磁感应的探索历程
1．磁生电：1820年，丹麦物理学家________发现了电流的磁效应．
2．电生磁
(1)“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家________发现了电磁感应现象．
(2)电磁感应与感应电流：法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与电流和磁场相联系．①变化的磁场．②变化的电流．③运动的恒定电流．④运动的磁铁．⑤在磁场中运动的导体．奥斯特 法拉第 3．电磁感应现象和感应电流：由________的现象，叫做电磁感应现象．由电磁感应现象产生的电流，叫感应电流．磁生电 如果没有电流表，做产生感应电流的实验时，可以用什么方法检测导线中是否有感应电流产生呢？
【答案】利用电流的磁效应，在南北方向的导线下放一个可旋转的小磁针．当导线中有电流时，小磁针就发生转动，当导线中无电流时，小磁针就指向南北方向．二、感应电流的产生条件
1．实验探究
探究1：导体棒在磁场中运动是否产生电流
如下图所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流计组成闭合回路．实验现象如下：无 无 有 发生变化 探究2：磁铁在螺线管中运动是否产生电流
如下图所示，将螺线管与电流计组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管．实验现象如下：有 无 有 有 无 有 发生变化 探究3：模拟法拉第的实验
如下图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面．实验现象如下：有 有 无有 发生变化 2．实验结论：只要穿过闭合电路的磁通量________，闭合电路中就有感应电流产生．
【答案】发生变化闭合电路在磁场中运动一定产生感应电流吗？
【答案】不一定．例如第一个实验中的导体平行于磁感线运动时就没有感应电流产生．原因是穿过闭合电路的磁通量没有变化.1．磁通量的计算方法磁通量与磁通量的变化2.磁通量的变化在不同情形下的求解方法
在匀强磁场中，磁通量Φ＝BS·sin α(α是B与S间的夹角)，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1有多种情形，主要有：【特别提醒】(1)如果线圈平面翻转，即转过180°，穿过线圈的磁通量不是不变而是变化了2BS.
(2)磁通量虽然有正负，但是没有方向，是标量．
(3)线圈匝数虽然对磁通量没有影响，但是对产生的感应电流的大小有影响． 如图所示，矩形线圈沿竖直方向在条形磁铁右端附近移动，试判断穿过线圈的磁通量如何变化．如果线圈沿着磁铁上方自左向右移动，穿过该线圈的磁通量如何变化？面积略大于磁铁截面积的矩形线圈M沿条形磁铁轴线方向自左向右移动，让磁铁穿过线圈，则该过程线圈的磁通量如何变化？解析：当矩形线圈沿竖直方向在条形磁铁右端附近移动时，从a→b过程，穿过线圈的磁场方向向下，且Φ由大减小到零；b→c过程，线圈内的磁场方向变为向上，且Φ由零逐渐增大．
当线圈平面平行磁铁，沿条形磁铁轴线方向在磁铁上方自左向右移动时，线圈的磁通量由大逐渐减小到零，然后又由零逐渐增大；圈内的磁场方向由向右上方变为向右下方．
在线圈M沿条形磁铁轴线从磁铁左端向右移至磁铁中央过程中，圈内的磁场方向向左，Φ由小增至最大，在从条形磁铁中央向右移至右端过程中，Φ由最大逐渐减小，圈内的磁场方向不变．
答案：见解析?题后反思
判断磁通量如何变化：首先，确定磁场的磁感线情况，包括磁感线的方向和疏密；其次，从初末位置的磁感线情况确定磁通量的初末变化情况，包括方向变化和大小变化．1.如下图所示，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？
【答案】减小
【解析】注意弹簧套所在处存在两个方向的磁场，即磁铁的内部磁场和外部磁场，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，内部磁场的磁通量不变，而外部磁场的磁通量却增大，故Φ＝|Φ内|－|Φ外|，应减小．1．感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化．
2．磁通量的变化
(1)S⊥(S⊥为线圈平面在垂直于磁感线方向上的投影面积)不变，磁感应强度发生变化，即ΔΦ＝ΔB·S⊥，如图甲．感应电流有无的判断(2)磁感应强度不变，S⊥发生变化，ΔΦ＝ΔS⊥·B，其中S⊥发生变化的情况又分为两种形式：
①处在磁场中的闭合回路面积发生变化，引起磁通量发生变化，如图乙；②闭合回路面积不变，但与磁场的夹角发生变化，从而引起投影面积发生变化，如图丙．
(3)磁感应强度和投影面积均发生变化．这种情况较少见，此时应采用公式ΔΦ＝Φ2－Φ1进行分析．【特别提醒】判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断．即通过观察穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化． 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，这两个导体棒的运动速度分别为v1、v2，方向如下图所示，则下列四种情况，ab棒中没有感应电流通过的是( )
A．v1>v2 B．v1答案：D2．如图所示，A中线圈有一小缺口，B、D中匀强磁场区域足够大，C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方．其中能产生感应电流的是( )A B【答案】B
【解析】图A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆环直径的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流．故本题只有选项B正确．C D 1．导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化．
2．在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：
(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如下图所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线．对导体切割磁感线的理解及注意的问题甲 乙 丙 (2)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流．如下图所示，对于图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图乙，导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；对于图丙，闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，同时穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流．甲 乙 丙 (3)即使是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，也不能保证一定存在感应电流，如右图所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但同样在线框中没有感应电流．
由以上讨论可知，导体切割磁感线不是导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合回路的磁通量是否发生变化． 金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是( )A B C D 解析：在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量始终最大，保持不变，不发生变化，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确．
答案：A3．(2018·新绛期中)如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( )
A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
【答案】C
【解析】保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故A错误；保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故B错误；线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动，磁通量周期性地改变，故一定有感应电流，故C正确；线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故D错误．
