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1、第一章第一章 电磁感应电磁感应第第 1 1 节节 电磁感应现象的发现电磁感应现象的发现第第 2 2 节节 感应电流产生的条件感应电流产生的条件1法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，即：变化中的 电流、变化中的磁场、运动中的恒定电流、运动中的磁铁、运动中的导体 2感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感 应电流产生 3在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，在对以 下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，不正确的说法是( ) A库仑发现了电流的磁效应 B爱因斯坦创立了相对论 C法拉第发现了电磁感应现象 D牛顿提出了万有
2、引力定律奠定了天体力学的基础 答案 A 解析 奥斯特发现电流的磁效应，A 错误，B、C、D 项正确 4关于磁通量，下列说法中正确的是( ) A磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量 B磁通量越大，磁感应强度越大 C通过某一面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零 D磁通量就是磁感应强度 答案 C 解析 磁通量是标量，故 A 不对；由BS可知由B和S两个因素决定，较 大，有可能是由于S较大造成的，所以磁通量越大，磁感应强度越大是错误的，故 B 不对； 由BS可知，当线圈平面与磁场方向平行时，S0，0，但磁感应强度B不为零， 故 C 对；磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故 D 不对 5如图
3、所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合 (彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是( )答案 CD 解析 利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数 组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是：靠近直 导线处磁场强，远离直导线处磁场弱所以，A 中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有 效磁通量为A出进0，且始终为 0，即使切断导线中的电流，A也始终为 0，A 中不可能产生感应电流B 中线圈平面与导线的磁场平行，穿过 B 的磁通量也始终为 0，B 中也不能产生感应电流C 中穿过线圈
4、的磁通量如图乙所示，进出，即C0， 当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量C减小为 0，所以 C 中有感应电 流产生；D 中线圈的磁通量D不为 0，当电流切断后，D最终也减小为 0，所以 D 中也有 感应电流产生【概念规律练概念规律练】 知识点一知识点一 磁通量的理解及其计算磁通量的理解及其计算 1如图 1 所示，有一个 100 匝的线圈，其横截面是边长为L0.20 m 的正方形，放在 磁感应强度为B0.50 T 的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈横截面的形 状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？图 1 答案 5.5103 Wb
5、 解析 线圈横截面为正方形时的面积 S1L2(0.20)2 m24.0102 m2. 穿过线圈的磁通量 1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb 横截面形状为圆形时，其半径r4L/22L/.截面积大小S2(2L/)2 m24 25 穿过线圈的磁通量 2BS20.504/(25) Wb2.55102 Wb. 所以，磁通量的变化 21(2.552.0)102 Wb5.5103 Wb 点评 磁通量BS的计算有几点要注意： (1)S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积； B是匀强磁场中的磁感应强度 (2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量 的变化量 2
6、1也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式求、时，不 必去考虑线圈匝数n. 2如图 2 所示，线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为 B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量_.图 2 答案 BScos 解析 线圈平面abcd与磁场不垂直，不能直接用公式BS计算，可以用不同的分 解方法进行可以将平面abcd向垂直于磁感应强度的方向投影，使用投影面积；也可以将 磁感应强度沿垂直于平面和平行于平面正交分解，使用磁感应强度的垂直分量 解法一：把面积S投影到与磁场B垂直的方向，即水平方向abcd，则SScos ，故BSBScos .解法二：把磁场B分解为平行于线圈平面的分量B和垂直于线圈平面的
7、分量B，显 然B不穿过线圈，且BBcos ，故BSBScos . 点评 在应用公式BS计算磁通量时，要特别注意BS的条件，应根据实际情况 选择不同的方法，千万不要乱套公式 知识点二知识点二 感应电流产生的条件感应电流产生的条件 3下列情况能产生感应电流的是( )图 3 A如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动 B如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时 C如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关 S 一直接通时 D如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关 S 一直接通，当改变滑动变 阻器的阻值时 答案 BD 解析 A 中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化无感应电流，
8、 故 A 错；B 中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都 有感应电流，故 B 正确；C 中开关 S 一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场 稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故 C 错；D 中开关 S 接通滑 动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场变化，螺线管B中磁通量 变化，线圈中产生感应电流，故 D 正确 点评 电路闭合，磁通量变化，是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可电路中 有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量尽管很大但不变化，那么 无论有多大，都不会产生感应电流 4如图 4 所示，线圈与电
9、源、开关、滑动变阻器相连，线圈与电流计 G 相连，线 圈与线圈绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计 G 中有示数的是( )图 4 A开关闭合瞬间 B开关闭合一段时间后 C开关闭合一段时间后，来回移动变阻器滑动端 D开关断开瞬间答案 ACD 解析 A 中开关闭合前，线圈、中均无磁场，开关闭合瞬间，线圈中电流从无 到有形成磁场，穿过线圈的磁通量从无到有，线圈中产生感应电流，电流计 G 有示 数故 A 正确B 中开关闭合一段时间后，线圈中电流稳定不变，电流的磁场不变，此 时线圈虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈中无感应电流产生，电流计 G 中无示 数故 B 错误C 中开关闭合一段时间后，来回移动滑动
10、变阻器滑动端，电阻变化，线圈 中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈的磁通量也发生变化，线圈 中有感应电流产生，电流计 G 中有示数故 C 正确D 中开关断开瞬间，线圈中电流从 有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈的磁通量也从有到无发生变化，线圈中有 感应电流产生，电流计 G 中有示数故 D 正确 点评 变化的电流引起闭合线圈中磁通量的变化，是产生感应电流的一种情况 【方法技巧练方法技巧练】 一、磁通量变化量的求解方法一、磁通量变化量的求解方法 5面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框 平面成角(如图 5 所示)，当线框以ab为轴顺时针转 90时
11、，穿过abcd面的磁通量变 化量 _.图 5 答案 BS(cos sin ) 解析 磁通量由磁感应强度矢量在垂直于线框面上的分量决定 开始时B与线框面成角，磁通量为BSsin ；线框面按题意方向转动时，磁 通量减少，当转动 90时，磁通量变为“负”值，2BScos .可见，磁通量的变化 量为 21BScos BSsin BS(cos sin ) 实际上，在线框转过 90的过程中，穿过线框的磁通量是由正向BSsin 减小到零， 再由零增大到负向BScos . 方法总结 磁通量虽是标量，但有正、负，正、负号仅表示磁感线从不同的方向穿过 平面，不表示大小 6如图 6 所示，通电直导线下边有一个矩形线
12、框，线框平面与直导线共面若使线框 逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将( )图 6 A逐渐增大 B逐渐减小 C保持不变 D不能确定 答案 B 解析 当矩形线框在线框与直导线决定的平面内逐渐远离通电导线平动时，由于离开 导线越远，磁场越弱，而线框的面积不变，则穿过线框的磁通量将减小，所以 B 正确 方法总结 引起磁通量变化一般有四种情况 (1)磁感应强度B不变，有效面积S变化，则 t0BS(如知识点一中的 1 题) (2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变， 则 t0BS(如此题) (3)线圈平面与磁场方向的夹角发生变化时，即线圈在垂直于磁场方向的投影面积 SSsin 发生变
13、化，从而引起穿过线圈的磁通量发生变化，即B、S不变，变化(如此栏目中的 5 题) (4)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化的情况，则 t0BS 二、感应电流有无的判断方法二、感应电流有无的判断方法 7如图 7 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( )图 7 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 四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按 A、B、D 三种情
14、况 线圈移动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流C 中 线圈转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C 项正确 方法总结 (1)判断有无感应电流产生的关键是抓住两个条件：电路是否为闭合电路； 穿过电路本身的磁通量是否发生变化，其主要内涵体现在“变化”二字上电路中有没 有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量很大但不变化，那么不论有多 大，也不会产生感应电流 (2)分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化 的三种情况：由于线框所在处的磁场变化引起磁通量变化；由于线框所在垂直于磁场 方向的投影面积变化引起磁通量
15、变化；有可能是磁场及其垂直于磁场的面积都发生变 化 8下列情况中都是线框在磁场中切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是( )答案 BC 解析 A 中虽然导体“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化， 没有感应电流B 中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C 中虽然与 A 近似，但由于是非匀强磁场运动过程中，穿过线 框的磁感线条数增加，线框中有感应电流D 中线框尽管是部分切割，但磁感线条数不变， 无感应电流，故选 B、C. 方法总结 在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意： 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即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流例如上题中 A、D 选 项情况，如果由切割不容易判断，还是要回归到磁通量是否变化上去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
