高中物理人教版 (2019)必修 第三册电磁感应现象及应用课堂教学课件ppt

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3.电磁感应现象及应用目 录 01.基础知识·准落实02.核心要点·快突破03.教学效果·勤检测04.课时训练·提素能基础知识·准落实梳理归纳 自主学习 01知识点一　划时代的发现1. 发现了电流的磁效应，证实电现象和 ⁠是有联系的。2. 1831年，法拉第发现了“ ”现象。3. 法拉第把“磁生电”现象定名为 ，产生的电流叫作 ⁠。奥斯特　磁现象　磁生电　电磁感应　感应电流　知识点二　产生感应电流的条件　电磁感应现象的应用1. 探究感应电流产生的条件（1）实验装置（2）探究过程（3）实验结论当穿过 导体回路的磁通量发生 时，闭合导体回路中就产生感应电流。闭合　变化　2. 电磁感应现象的应用（1）最早的发电机： ⁠的圆盘发电机。（2）具体应用：电厂里巨大的发电机，生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等。法拉第　【情景思辨】1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路，如图所示。通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。根据上述情景，判断下列说法的正误。×（1）闭合开关S的瞬间，电流表G中有感应电流。（　×　）（2）闭合开关S的瞬间，电流表G中无感应电流。（　√　）（3）闭合开关S后，滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，电流表G中有感应电流。（　√　）（4）闭合开关S后，滑动变阻器移动到最右端后，电流表G中有稳定的感应电流。（　×　）（5）闭合开关S后，滑动变阻器的滑片匀速或加速滑动的过程中，电流表中都有感应电流。（　√　）√√×√核心要点·快突破互动探究 深化认知 02要点一　实验：探究感应电流产生的条件实验1　闭合电路的部分导体切割磁感线如图所示，导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观察电流表的指针，观察是否有感应电流产生。实验2　向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出如图所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，或从线圈中抽出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针是否偏转。实验3　模拟法拉第的实验如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。开关闭合瞬间；开关断开瞬间；开关闭合时，滑动变阻器滑片不动；开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片。观察线圈B中是否有电流产生。结论不论用什么方法，不论何种原因，只要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。【典例1】　我们可以通过以下实验，来探究感应电流产生的条件。（1）给出的实物图中，请用笔画线代替导线补全实验电路。答案：见解析图解析：通过对电路分析可知：线圈B是用来检测感应电流的，故电流计要和B构成闭合回路；滑动变阻器的作用是用来改变通过线圈A的电流大小，故要采取限流接法，综上所述，连线如图所示。（2）接好电路，闭合开关瞬间，电流表指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。解析：接好电路，合上开关瞬间，由于通过线圈A的电流发生变化，导致穿过线圈B磁通量的变化，从而使线圈B产生感应电流，电流表指针偏转。偏转　（3）电路稳定后，电流表指针 （选填“偏转”或“不偏转”）；迅速移动滑动变阻器的滑片，电流表指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。解析：电路稳定后，虽然线圈B有磁场，但穿过线圈B的磁通量没有变化，不能产生感应电流，所以电流表指针不偏转。迅速移动滑动变阻器的滑片，由于通过线圈A的电流发生变化导致穿过线圈B的磁通量发生变化，从而使线圈B产生感应电流，电流表指针偏转。不偏转　偏转　（4）根据以上实验可得：产生感应电流的条件为 ⁠ ⁠。解析：根据（2）（3）可得：产生感应电流的条件为穿过闭合回路的磁通量发生变化。穿过闭合回路的磁通量发生变化　　如图所示是研究电磁感应现象实验所需的器材。（1）用实线将带有铁芯的小螺线管A、电源、滑动变阻器和开关连接成回路Ⅰ，将小量程电流表和大螺线管B连接成回路Ⅱ。解析：实物连接如图所示。（2）列举出实验中改变回路Ⅱ的磁通量，使回路Ⅱ产生感应电流的三种方式：① 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；② 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；③ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。答案：见解析解析：①闭合开关后，小螺线管A插入大螺线管B、小螺线管A从大螺线管B中拔出。②闭合开关后，把小螺线管A放在大螺线管B中，迅速移动滑动变阻器的滑片。③闭合开关后，把小螺线管A放在大螺线管B中，将铁芯从小螺线管A中拔出。要点二　感应电流有无的判断【探究】　如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。探究在下列几种情况下，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）。提示：图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生。（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）。提示：图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管切割磁感线，但是穿过线框的磁通量没发生变化，所以无感应电流产生。（3）线框绕轴线AB转动（图丙）。提示：图丙中，线框绕AB转动，会使穿过线框的磁通量发生改变，有感应电流产生。【归纳】1. 判断有无感应电流的方法和注意事项（1）能否产生感应电流，取决于穿过闭合导体回路的磁通量是否发生变化，而不是磁通量的大小。（2）闭合回路的部分导体做切割磁感线运动是引起回路磁通量变化的具体形式之一。但闭合回路的部分导体做切割磁感线运动时，不一定总会引起闭合回路的磁通量变化。如图所示，矩形线框abcd在范围足够大的匀强磁场中，在垂直磁场的平面内向右平动，虽然ad、bc边都切割磁感线，但磁场穿过回路abcd的磁通量没有变化，因而没有产生感应电流。2. 判断回路中是否产生感应电流的思路【典例2】　如图所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上，有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则（　　）解析：两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化，则ab中无感应电流，故选项A、C错误；若闭合开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则ab中有感应电流，故选项B正确，D错误。1. （多选）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（　　）解析：　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，则线圈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。2. 下列图中能产生感应电流的是（　　）解析：　根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流。教学效果·勤检测强化技能 查缺补漏 031. （多选）闭合线圈按下列选项中的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是（　　）解析：　A选项中，图示状态Φ＝0，闭合线圈转90°的过程中Φ增大，因此磁通量发生变化；B选项中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；C选项中，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D选项中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，故A、B正确。2. 如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是（　　）解析：　螺线管所在的回路是闭合的，当条形磁铁向螺线管靠近时，穿过闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流，故B正确。3. （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（　　）解析：　导线框向右平动时，导线框中的磁感应强度减小，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，不会产生感应电流，故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，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，会产生感应电流，故D正确。4. 用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。（1）图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成器材间的连线。答案：图见解析解析：本实验中线圈B通过滑动变阻器和开关连接到电源上，调节滑动变阻器可使线圈B中的电流发生变化，线圈B产生的磁场也在发生变化，从而使线圈A内的磁场发生变化，线圈A中产生电磁感应现象，故线圈A应与电流计相连，如图所示。（2）若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，说明线圈 　　（填“A”或“B”）中有了感应电流。要使电流计指针向左偏转，请写出两项可行的操作：① 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；② 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。答案：A　将滑动变阻器的滑片向右快速滑动、将线圈B快速抽出或断开开关（任填两项，其他符合题意的答案也可）解析：闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈A中有了感应电流。接通电源时，电路中的电流与磁通量都是从无到有，此时电流计指针向右偏转，要使电流计指针左偏，可减小电流或减小磁通量，则可行的操作有：①将滑动变阻器的滑片向右快速滑动；②将线圈B快速抽出；③断开开关。 04课时训练·提素能分层达标 素养提升考点一　实验：探究感应电流产生的条件1. （多选）如图是观察电磁感应现象的实验装置，闭合开关，要使灵敏电流计指针发生偏转，可采取的措施有（　　）解析：　要使灵敏电流计指针发生偏转，应使线圈N的磁通量发生变化，这时可通过上下移动线圈M，或线圈M不动而快速移动滑动变阻器的滑片来实现，故A、B、C正确。2. 如图所示，在“探究感应电流产生的条件”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。答案：图见解析解析：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。解析：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。（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A　（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　解析：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C、D错误。考点二　感应电流有无的判断3. （多选）下列选项所描述的物理情境，会产生感应电流的是（　　）A. 开关S闭合稳定后，线圈N中B. 磁铁向铝环A靠近，铝环A中C. 金属框从A位置向B位置运动，金属框中D. 铜盘在磁场中按图示方向转动，回路中解析：　开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不会产生感应电流，故A不符合题意；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环的磁通量增大，铝环中会产生感应电流，故B符合题意；金属框从A位置向B位置运动，穿过金属框的磁通量发生变化，金属框中会产生感应电流，故C符合题意；铜盘在磁场中按题图示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，回路中会产生感应电流，故D符合题意。4. 在纸面内放有一磁铁和一圆线圈，如图所示，下列情况线圈中能产生感应电流的是（　　）解析：　图示位置，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，没有变化，故A错误；将磁铁在纸面内向右平移时，穿过线圈的磁通量仍为零，没有变化，故B错误；将磁铁绕垂直于纸面的轴转动，穿过线圈的磁通量仍为零，没有变化，故C错误；将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内，将有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量增大，线圈中有感应电流产生，故D正确。5. （多选）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，则（　　）解析：　闭合开关S的瞬间，线圈M中有电流通过，电流产生磁场，穿过线圈P的磁通量增大，线圈P中产生感应电流；断开开关S的瞬间，线圈M中电流消失，电流产生的磁场消失，穿过线圈P的磁通量减小，线圈P中产生感应电流。6. 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，磁铁竖直放置，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处，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）（　　）解析：　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A、C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。7. 匀强磁场区域宽为d，方向垂直纸面向里，纸面内一正方形线框abcd的边长为l，且l＞d，bc边与磁场区域边界平行，线框以垂直bc边的速度v匀速通过磁场区域，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（　　） 8. 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（　　）解析：　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。 9. 如图甲所示，一长直导线AB中通有如图乙所示的变化的电流，在导线附近的正下方放置一闭合线圈，线圈与导线在同一平面内，则下列说法正确的是（　　）解析：　t1时刻，导线中电流的变化率为零，穿过线圈的磁通量不变，线圈内感应电流为零，A、C错误；t2时刻导线中电流的变化率不为零，穿过线圈的磁通量变化，线圈内有感应电流，B正确，D错误。10. 如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将有感应电流产生（　　）解析：　要使线圈c中有感应电流产生，必须使穿过线圈c的磁通量发生变化。当导体棒ab做匀速运动或静止时，穿过线圈c的磁通量均不变，故线圈c中均不能产生感应电流；当导体棒ab做变速运动时，切割磁感线产生的感应电流大小发生了变化，使得穿过线圈c的磁通量发生变化，因此线圈c能够产生感应电流。故选B。11. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：（1）将小螺线管迅速插入大螺线管时，灵敏电流计指针将 ⁠ （选填“向左偏转一下”“向右偏转一下”或“不偏转”）；解析：闭合开关，穿过大螺线管的磁通量增加，灵敏电流计指针向左偏转一下。若将小螺线管迅速插入大螺线管，穿过大螺线管的磁通量增加，则灵敏电流计的指针将向左偏转一下；向左偏转一下　（2）小螺线管插入大螺线管后，将滑动变阻器接入电路的阻值调大时，灵敏电流计指针将 （选填“向左偏转一下”“向右偏转一下”或“不偏转”）。解析：小螺线管插入大螺线管后，将滑动变阻器接入电路的阻值增大，则电流减小，穿过大螺线管的磁通量减小，则灵敏电流计指针将向右偏转一下。向右偏转一下　12. 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，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使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应随时间t怎样变化？请推导这种情况下B与t的关系式。 解析：要使棒中不产生感应电流，穿过回路的磁通量应保持不变，则有B0l2＝Bl（l＋vt）， 谢谢观看!