2017-2018学年粤教版高中物理选修3-2全册学案整理版

2 0 17-2 0 18 学年粤教版高中物理选修3-2 全册学案2017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案第一章电磁感应第 一 节 电磁感应现象第二节产生感应电流的条件 学习目标 L理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化.知识探究 新知探究点点落实一、电磁感应的发现 导学探究(1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上,一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？答 案(1)电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动.(2)电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流.知识梳理 电流的磁效应及电磁感应现象的发现：(1)丹麦物理学家奥脸发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系.(2)英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即由磁生电的现象，他把这种现象命名为电磁感应.产生的电流叫做感应电流.即学即用 判断下列说法的正误.(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动.()(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象.()(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.()(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.()答案 X (2)V (3)X (4)X二、磁通量及其变化12017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案 导学探究 如 图 1 所示，闭合导线框架的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为区图 1XXX、zxXBXXXXX：XXXX5XXXXXX(1)分 别 求 出(图 示 位 置)和 8 S(线框绕仞 转9 0。)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量.(2)由图示位置绕0。转过6 0 时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？答案 8 s 0 (2)kS 减少了得能 知识梳理 磁通量的定义及公式：(1)定义：闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量.(2)公式：8=区,其中的S 应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积.大小与线圈的匝数无关(填“有”或“无 ).厂内.即学即用 判断下列说法的正误.(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大.()(2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零.()(3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的.()(4)利用公式但B S,可计算任何磁场中某个面的磁通量.()答案 X (2)V(3)X (4)X三、产生感应电流的条件 导学探究1.利用蹄形磁铁的磁场如图2所示，导体4 6 做切割磁感线运动时，线路中直电流产生，而导体4 6 顺着磁感线运动时，线路中无电流产生.(填“有”或“无”)22017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案图 22 .利用条形磁铁的磁场如图3 所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中直电流产生，当条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生.(填“有”或“无”)图 33 .利用通电螺线管的磁场如图4 所示，将小螺线管/插入大螺线管6中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中直电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过.(填“有”或“无”)图 4 知识梳理 产生感应电流的条件是：只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生.即学即用 判断下列说法的正误.(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生.()(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生.()(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流.()(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流.()答案 X (2)X (3)V(4)X题型探究重点难点个个击破32017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案一、磁 通 量。的理解与计算1 .匀强磁场中磁通量的计算(1)6 与 S 垂直时，(P=B S.(2)8 与 S不垂直时，0=$瓦为占垂直于线圈平面的分量.如图5甲所示，=BLS=(5 s in，)S也 可 以 0=6 S 为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，(P=BSL=BSCOS 0.图 52 .磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度6不变，有效面积S 发生变化.如图6(a)所示.(2)有效面积S 不变，磁感应强度6发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度8和有效面积S 都不变，它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.。即(b)图 6例 1 如 图 7所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，5=0.8 T,磁场有明显的圆形边界，圆心 为0,半径为1 c m.现于纸面内先后放上圆线圈力、B、C,圆心均处于。处，线圈A的半径为 1 c m,1 0 匝；线圈6的半径为2 c m,1 匝；线 圈。的半径为0.5 c m,1 匝,问：图 7(1)在 8减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈3中的磁通量变化了多少？42017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案（2）在磁场转过9 0 角的过程中，线 圈 C中的磁通量变化了多少？转 过 1 8 0。角呢？答 案（1）从 6 线圈的磁通量均减少了 1.2 5 6 X 1 0 W b（2）减少了 6.2 8 X 1 0 个Vb 减少了 1.2 5 6 X 1 0%解 析（1）4、6 线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样.。=（反一而 n?=-1.2 5 6 X 1 0-W b即力、6线圈中的磁通量都减少了 1.2 5 6 X 1 0 W b（2）对线圈 G 0 i=8 n r 2=6.2 8 义1 0 T世当转过9 0 时，色=0,故 A 肛=叱 一。尸 0 6.2 8 X 1 0 W b=一 6.2 8 X 1 0 5W b当转过1 8 0 时，磁感线从另一侧穿过线圈，若 取 6 为正，则 我为负，有 0 3=-5 口/2,故 尸l =-2 B w r 2=-1.2 5 6 X 1 0-W b.厂 技巧点拨-11 .磁通量与线圈匝数无关.2 .磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.针对训练1 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图8所示，通有恒定电流的导线加 V 与闭合线框共面，第一次将线框由位置1 平移到位置2,第二次将线框绕c d 边翻转到位置 2,设先后两次通过线框的磁通量变化分别为A口 和 A色，则（）a dI 1 2图 8B.A i=A(P2D.无法确定A.A 0 A?C.0 A 02答 案 C二、感应电流产生条件的理解及应用1 .感应电流产生条件的理解不论什么情况，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.52017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案2.注意区别 与内感应电流的产生与0无关，只取决于。的变化，即 与 切有关.A 与。的大小没有必然的联系.例2如图所示，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C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，其有效磁通量为应=0出一。迹=0,且始终为0,即使切断导线中的电流，内也始终为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中线圈的磁通量也始终为0,B中也不能产生感应电流.C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，0 Q 0蚀，即 我W 0,当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为0,所以C中有感应电流产生.D中线圈的磁通量如图丙所示，切断导线中的电流，见也始终为0,D中不可能产生感应电流.针对训练2（多选）如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈/中产生感应电流的是（图9A.开关S闭合的瞬间B.开关S闭合后，电路中电流稳定时C.开关S闭合后，滑动变阻谓触头滑动的瞬间D.开关S断开的瞬间62017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案答 案 A C D例 3 金属矩形线圈助c d 在匀强磁场中做如图所示的运动，线 圈 中 有 感 应 电 流 的 是()x x x x xa bxi x x x x_ QX X X X V 2 B.K 1 G+8f 4C.先为 I-*G*Sf 1 再为 4 f 8-D.先为/一%/再 为 力 一 8-4答 案 A解 析 在 线 圈 以 如 为 轴 翻 转 09 0 的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少，由楞次定律可知感应电流方向为4-8-j 4 线圈以0 0 为轴翻转9 0 180的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知感应电流方向仍然为/一卯入4 A正确.6.如图5 所示为一个圆环形导体，有一个带负电的粒子沿直径方向在圆环表面匀速掠过的过程，环中感应电流的情况（）无感应电流有逆时针方向的感应电流有顺时针方向的感应电流242017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案D.有先逆时针方向后顺时针方向的感应电流答 案 A解 析 由 题 意 可 知，带负电的粒子沿直径方向运动，周围会产生磁场，但因沿着直径运动,则穿过圆环的合磁通量为零，因此没有感应电流，故 A 正确，B、C、D错误.7.长直导线与矩形线框公 处在同一平面中静止不动，如图6 甲所示.长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电，图象如图乙所示.规定沿长直导线方向向上的电流为正方向.关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是()A.由顺时针方向变为逆时针方向B.由逆时针方向变为顺时针方向C.由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D.由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向答 案 D解 析 0“寸间内，直导线中的电流增大，通过线框中的磁通量增大，线框中产生逆时针方向 的 电 流时间内，直导线中的电流减小，通过线框中的磁通量减小，线框中产生顺时针方向的电流，同样判断出第3 个、第 4 个3周期时间内的电流方向分别为顺时针和逆时针.8.如图7 所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场，一矩形导线框a8cd保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场，贝 M)A.线框中有感应电流,B.线框中有感应电流,图 7方向是先 a-*Zr-c a 后 d f c f b f a f d方向是先 d Lb-a d J a f b f Ldf a252017-2018学年粤教版高中物理选修3-2学案C.受磁场力的作用，线框要发生转动D.线框中始终没有感应电流答 案D解析 由于线框从两极间中心上方某处开始下落，根据对称性知，下落过程中穿过线框abe d的磁通量始终是零，没有变化，所以始终没有感应电流，因此不会受磁场力的作用.故选项D正确.9.某空间出现了如图8所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是（）心超图8A.沿4?方向磁场在迅速减弱B.沿48方向磁场在迅速增强C.沿物方向磁场在迅速增强D.沿刃方向磁场在迅速减弱答 案A C1 0.要使图9中8线圈中产生图示方向的电流，可采取的办法有（）A.闭合开关SB.闭合开关S后，把6靠近aC.闭 合 开 关S后，把滑动变阻器斤的滑片左移D.闭合开关S后，把a中铁芯向左边抽出答 案C D11.如 图10所示，通电直导线/和平行直导线放置的闭合导体框公c d,当通电导线/运动时，以下说法正确的是（）26201