第03讲 电磁感应现象及应用（原卷版+解析版）（自主预习） 2024年新高二物理暑假提升精品讲义（人教版2019）

这是一份第03讲 电磁感应现象及应用（原卷版+解析版）（自主预习） 2024年新高二物理暑假提升精品讲义（人教版2019），共15页。试卷主要包含了实验等内容，欢迎下载使用。

感应电流的产生条件
闭合电路
电磁感应现象及应用
电磁感应的应用
磁通量发生变化
磁感应强度B发生变化
磁场与闭合线圈的夹角发生变化
闭合线圈包围的面积S发生变化
磁生电
变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体
■知识点一：划时代的发现
“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．
“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．
电磁感应：法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流．
(1)电磁感应：“磁生电”的现象，是由法拉第首先发现的。
(2)感应电流：由电磁感应产生的电流。
■知识点二：产生感应电流的条件
1．实验：探究感应电流产生的条件
(1)实验一：如图所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．(均选填“有”或“无”)

(2)实验二：如图所示，当条形磁体插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁体在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(均选填“有”或“无”)

(3)实验三：如图所示，将小线圈A插入大线圈B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，电流表中有电流通过；而开关S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．(均选填“有”或“无”)

(4)归纳总结：
实验一：导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流．
实验二：磁体插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流．
实验三：开关闭合、断开或滑动变阻器的滑动触头移动时，小线圈A中电流变化，从而引起穿过大线圈B的磁通量变化，产生了感应电流．
三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化．
产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。即：
(1)电路为闭合导体回路。
(2)穿过该闭合导体回路的磁通量发生变化。
■知识点三：磁通量的变化
磁通量的变化大致可分为以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图(a)所示．
(2)面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．
(3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．
磁通量的变化主要分析三方面：闭合回路的面积、磁场的磁感应强度和线圈与磁场所成的角度
考向一：物理学史
【例1】在物理发展的长河中，一些科学家做出了杰出的贡献，创造了历史，推动了社会的发展。下列关于物理史实的说法正确的是（ ）
A．库仑发现了电流的磁效应B．法拉第发现了电磁感应现象
C．奥斯特发现了产生感应电流的条件D．安培认为磁感线是客观存在的
【例2】在物理学的发展过程中，许多科学家做出了突出贡献，下列关于科学家和他们的贡献的说法正确的是( )
A．牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系
B．库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，并测出了自然界的最小带电单位
C．安培提出了分子电流假说，成功解释了所有磁现象来源于运动电荷这一本质
D．法拉第通过大量实验发现了电磁感应现象，并总结出法拉第电磁感应定律
考向二：产生感应电流的条件
【例3】(多选)用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B通过开关S2连接到电流计上，将线圈A套在线圈B的里面。下列说法中正确的是( )
A．该装置可用于探究线圈B中感应电流产生的条件
B．S2处于闭合状态，在S1闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转
C．S1处于闭合状态，在S2闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转
D．两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针会发生偏转
【例4】如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流计上，把线圈A装在线圈B的里面，下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合瞬间，电流计的指针不会偏转
B．开关断开瞬间，电流计的指针不会偏转
C．开关闭合稳定后，滑动变阻器的滑片P向右匀速滑动，电流计指针不会偏转
D．开关闭合稳定后，把小线圈A从线圈B中拔出，电流计的指针会偏转
考向三：磁通量发生变化
【例5】如图所示，在条形磁体外面套着一圆环，当圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，圆环所在处的磁感应强度和穿过圆环的磁通量变化的情况是( )

磁感应强度和磁通量都逐渐增大
B．磁感应强度和磁通量都逐渐减小
C．磁感应强度先减弱后增强，磁通量先增大后减小
D．磁感应强度先增强后减弱，磁通量先减小后增大
【例6】如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )

A.ab向右运动，同时使θ减小
B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小
C.ab向左运动，同时增大磁感应强度B
D.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°＜θ＜90°)
考向四：电磁感应的应用
【例7】(多选)高考考生入场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允许其进入考场，如图所示。探测器内有通电线圈，当探测器靠近任何金属材料物体时，就会引起探测器内线圈中电流变化，报警器就会发出警报；靠近非金属物体时则不发出警报。关于探测器工作原理，下列说法正确的是( )

A．金属探测器利用的是电磁感应现象
B．金属探测器利用的是磁场对金属的吸引作用
C．金属探测器利用的是静电感应现象
D．金属探测器利用的是当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化
【例8】（多选）如图是话筒的原理图，在弹性膜片后面粘接金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，声波使膜片振动，将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是（ ）
A．话筒是利用电流的热效应工作的
B．话筒是利用电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，金属线圈中会产生感应电流
D．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
单项选择题
如图甲所示，有一节能电梯中加装了“钥匙扣”接触区装置，人进入电梯以后必须要用图乙所示的带绝缘外壳“钥匙扣”接触“钥匙扣”接触区，就会听到“嘟”的一声解锁成功，然后再按楼层的数字键才会响应。图丙是“钥匙扣”接触区装置拆开后露出的一个由漆包线绕成的一个多匝矩形线圈，根据以上情景，你认为利用“钥匙扣”接触区装置解锁主要应用了什么物理原理（ ）
A．电流的磁效应B．通电导线在磁场中受到安培力作用
C．电磁感应D．电流的热效应
2.下列现象中，属于电磁感应现象的是（ ）
A．通电线圈在磁场中转动B．闭合线圈在磁场中运动而产生电流
C．磁铁吸引小磁针D．小磁针在通电导线附近发生偏转
3.下列情况能产生感应电流的是（ ）
A．如图（a）所示，导体AB顺着磁感线运动
B．如图（b）所示，条形磁铁插入线圈中不动时
C．如图（c）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（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器阻值时
4．如图为“探究感应电流与磁通量变化关系”的实验装置图．下列操作中不能产生感应电流的是
A．开关S闭合瞬间
B．开关S断开瞬间
C．开关S闭合后，变阻器滑片P移动
D．开关S闭合后，变阻器滑片P不移动
5.动圈式扬声器结构如图所示，圆筒线圈安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动。音频电流通入线圈中，线圈会左右移动，与线圈连接的纸盆也随着线圈振动而发声。这样的扬声器也可以当话筒使用。关于其两种应用，下列说法正确的是（ ）
A．作为扬声器使用，其工作原理是电磁感应现象
B．作为扬声器使用，通入线圈的音频电流是变化的
C．作为话筒使用，人对纸盆讲话时线圈中会产生恒定电流
D．作为话筒使用，人对纸盆讲话时线圈受安培力带动纸盆运动
6.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )
A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成闭合回路，然后观察电流表示数的变化
B．在通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，一段时间后观察电流表示数的变化
C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表示数的变化
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表示数的变化
7.如图所示，A中线圈有一小缺口，条形磁铁匀速穿过线圈；B中匀强磁场区域足够大，v1>v2；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；D中闭合线圈在无限大匀强磁场中加速运动。其中能产生感应电流的是（ ）
A．B．
C．D．
8.某小组用如图所示电路研究电磁感应现象。开关闭合后，下列情形中，不会使电流表指针发生偏转的是（ ）
A．线圈P静止于线圈Q中 B．移动滑动变阻器的滑片
C．将线圈P从线圈Q中抽出 D．开关断开瞬间
9.图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是（ ）

A．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流表指针均不会偏转
B．开关闭合后，将线圈A从B中拔出会引起电流表指针偏转
C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流表指针不偏转
D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流表指针才会偏转
10.如图所示，一根条形磁铁穿过一个弹簧线圈，先将线圈拉开，在放手后则穿过线圈的磁通量如何变化（ ）

A．增大B．减小C．不变D．无法判断
11.在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd，两根导体棒匀速移动的速度大小分别为v1和v2，如图所示，则下列情况不可以使回路中产生感应电流的是( )

A．ab、cd均向右运动，且v1＝v2 B．ab、cd均向右运动，且v1>v2
C．ab、cd均向左运动，且v1>v2 D．ab向右运动，cd向左运动，且v1＝v2
12.法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图10所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针．实验中可能观察到的现象是( )
A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转
B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转
C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转
D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转
13.磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”．在图所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3，且都不为0.下列判断正确的是( )
A．Φ1最大 B．Φ2最大 C．Φ3最大 D．Φ1、Φ2、Φ3相等
14.如图，当车辆驶入或驶出圆形区域时，车辆会改变区域内通电线圈中的磁场，通过传感器电路将磁场的变化转换为交通灯的控制信号，车辆驶入图中圆形区域时，车辆引起磁场变化的原因最类似于（ ）
A．减小通电线圈的面积 B．加大通电线圈的压力
C．将铁芯放入通电线圈 D．增加通电线圈的匝数
多项选择题
15．如图所示，下列过程中始终有感应电流产生的有哪些（图中线圈均为闭合金属线圈）（ ）

A．甲图，线圈从位置A平移到位置BB．乙图，线圈从位置A旋转到位置B
C．丙图，磁铁从上端A降落到下端BD．丁图，导线从左侧A旋转到右侧B
16.如图所示，线圈abcd水平向右穿过匀强磁场区域B时，下列说法正确的是（ ）

A．进入匀强磁场区域过程中，线圈abcd有感应电流产生
B．在匀强磁场中匀速运动时，线圈abcd没有感应电流产生
C．在匀强磁场中加速运动时，线圈abcd有感应电流产生
D．离开匀强磁场区域的过程中，线圈abcd没有感应电流产生
17.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
18.某学校操场上有如图所示的运动器械，两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上。静止时ab水平且沿东西方向。已知当地的地磁场方向自南向北斜向下与竖直方向成45°。现让ab随链条荡起来，与竖直方向最大偏角为45°，则下列说法正确的是 （ ）

A．当ab棒自南向北经过最低点时，回路中无感应电流
B．当链条与竖直方向成45°时，回路中感应电流为零
C．当ab棒自南向北经过最低点时，回路中有感应电流
D．在ab棒运动过程中，不断有磁场能转化为机械能
19.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一面积为S的闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆将其悬挂在O点，并可绕O点左右摆动。现让金属线框从图示右侧位置l由静止释放，在摆动到左侧位置3的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且金属线框始终垂直纸面，图中金属线框位于位置1时，它与竖直方向的夹角为45°，金属线框位于位置2时，金属线框与磁场方向平行，金属线框位于位置3时，它与竖直方向的夹角为30°，下列说法正确的是（ ）

A．穿过金属线框的磁通量先变小后变大
B．金属线框位于位置1时，穿过线框的磁通量为
C．金属线框位于图示中间位置2时，穿过线框的磁通量为BS
D．金属线框位于位置3时，穿过线框的磁通量为
20.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是（ ）
A．ab向右运动，同时使减小
B．使磁感应强度B减小，角同时也减小
C．ab向左运动，同时减小磁感应强度B
D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和角（）
实验题
21．在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现在按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路：
(1)将开关S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的 端（选填“上”或“下”）为感应电动势的正极；
(2)螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将 （选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；
(3)螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流计的指针将 （选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；
22．现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以判断以下正确的是 。
A．线圈A 向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右滑动都能引起电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转
C． 滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
四、解答题
23．矩形线圈位于通电长直导线附近（如图），线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越远，它的磁场越弱。
24．如图，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内，闭合线圈由位置1穿过虚线框运动到位置2。线圈在运动过程中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流？为什么？
25.史料记载“1831年8月29日这一天，法拉第在接通电池的一刹那，偶然看到检流计指针动了一下，接着便回到了原位，然后就一直停住不动。……”法拉第因此发现了电磁感应现象，图4-1-1是这个实验的示意图 。又有史料记载“瑞士物理学家科拉顿设计了一个利用磁铁在闭合线圈中获取电流的实验：将一块磁铁在螺线管中移动，使导线中产生感应电流。为了排除磁铁移动对检流计指针偏转的影响，他把检流计放到隔壁房间中去，用长导线把检流计和螺线管连接起来。实验开始了，科拉顿把磁铁插到线圈中去以后，就跑到隔壁房间中去，但他十分痛心地看到检流计的小磁针静止在原位。”科拉顿没能发现电磁感应现象，他的实验示意图见图4-1-2。请你分析一下，科拉顿没能看到电磁感应现象的原因是什么？


26．某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素：
(1)图a中，将条形磁铁从图示位置向下移动一小段距离，出现的现象是（ ）
A．灯泡A、B均不发光B．灯泡A、B交替短暂发光
C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
(2)通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体 （选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。
(3)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路如图；开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针（ ）
A．不偏转B．向左偏转C．向右偏转
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理
模块三 教材习题学解题
模块四 核心考点精准练
模块五 小试牛刀过关测
1.知道什么是电磁感应现象
2.通过实验探究产生感应电流的条件
3.了解电磁感应现象的应用．
教材习题01
1．图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？
(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲）；
(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙）；
(3)线框绕轴线转动（图丙）。
解题方法
【解析】(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动,线框的磁通量不变，不产生感应电流；
(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动，线框的磁通量不变，不产生感应电流；
(3)线框绕轴线转动，线框的磁通量变化，产生感应电流；
（主要是分析磁通量是否发生变化）
【答案】(1) 不产生感应电流；(2) 不产生感应电流；(3) 产生感应电流
教材习题02
某实验装置如图所示，在铁芯上绕着两个线圈和。如果线圈中电流与时间的关系有图所示的甲、乙、丙、丁四种情况，那么在这段时间内，哪种情况可以观察到线圈中有感应电流？
解题方法
【解析】要在线圈B中产生感应电流，线圈A的电流要改变，从而使穿过B的磁通量变化；甲图中电流是恒定的，不可能激发出感应电流；图乙、丙和丁中的电流都是变化的，能使线圈B中产生感应电流。
【答案】图乙、丙和丁中都能使线圈B中产生感应电流。