2017-2018学年高二物理选修3-2学业分层测评试题13.doc

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1.电磁感应的发现
2.感应电流产生的条件
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道与电流磁效应和电磁感应现象相关的物理学史，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神．
2．通过实验探究理解感应电流的产生条件．
3．会运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生．(重点)
4．判断磁通量是否会发生变化及是否产生感应电流．(难点)

电 磁 感 应 的 发 现

1．“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．
2．“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．
3．电磁感应现象
利用变化或运动的磁场获得电流的现象．
4．感应电流
在电磁感应现象中产生的电流．
5．电磁感应规律的发现及其对社会发展的意义
(1)发明了发电机．
(2)发明了变压器，实现了电能的远距离传输．
(3)制造出了感应电动机．
(4)建立了麦克斯韦电磁场理论，并预言了电磁波的存在．

(1)白炽灯泡就是根据电磁感应现象发明的．(×)
(2)“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的现象．(√)
(3)麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在．(√)

很多科学家为什么在磁生电的研究中没有成功？
【提示】　很多科学家没有注意磁场的变化和导体与磁场之间的相对运动，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违反了能量转化和守恒定律．

探讨1：奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？
【提示】　奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引发磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流．法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”．
探讨2：法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，法拉第由此领悟到了什么？
【提示】　多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象．他立即领悟到：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应．

1．对“电生磁”的理解
电流周围存在磁场是无条件的，无论电流是恒定不变的，还是变化的，只要有电流，它的周围就一定有磁场．
2．对“磁生电”的理解
“磁生电”是有条件的，即有“磁”不一定有“电”．
法拉第将“磁生电”的现象分为五类：
(1)变化中的电流；
(2)变化中的磁场；
(3)运动中的恒定电流；
(4)运动中的磁铁；
(5)运动中的导线．

1．许多科学家在物理学发展中作出了重要的贡献，首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是(　　)
【导学号：46042000】
A．麦克斯韦和法拉第　　 B．法拉第和密立根
C．奥斯特和法拉第 D．奥斯特和安培
【解析】　1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针发生偏转，首次发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第首次发现了电磁感应现象，选项C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，安培发现了磁场对电流的作用规律，选项A、B、D错误．
【答案】　C
2．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
【解析】　电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动反映了磁场力的性质，所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象．
【答案】　C

感 应 电 流 产 生 的 条 件

1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(实验图如图1­1­1所示)

图1­1­1
实验操作
实验现象(有无电流)
分析论证
导体棒静止
无
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中有感应电流产生
导体棒平行磁感线运动
无
导体棒切割磁感线运动
有
2．探究通过闭合回路的磁场变化时是否产生感应电流(实验图如图1­1­2所示)

图1­1­2
实验操作
实验现象(线圈B中有无电流)
分析论证
开关闭合瞬间
有
线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；磁场不变时，线圈B中无感应电流
开关断开瞬间
有
开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动
无
开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片
有
3．产生感应电流的条件
大量实验证实，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．

(1)线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也无感应电流产生．(√)
(2)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流．(√)
(3)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中有感应电流产生．(√)

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1­1­3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，其原因是什么？

图1­1­3
【提示】　开关位置接错．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实验目的．

探讨1：如图1­1­4所示，当导体棒ad向右运动时，穿过abcd的磁通量有没有发生改变？闭合回路中有无感应电流？

图1­1­4
【提示】　磁通量发生改变，有感应电流产生．
探讨2：如图1­1­5所示，当线圈向右运动时，穿过闭合电路的磁通量有没有发生改变？闭合电路中有无感应电流？

图1­1­5
【提示】　磁通量没有发生改变，无感应电流产生．
探讨3：闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，一定产生感应电流吗？
【提示】　不一定，闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，若其速度与磁场方向平行，则不能产生感应电流．

1．匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时：Φ＝BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．
(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上或者S不动，将B分解为垂直于S和平行于S两个分量，则Φ＝B⊥S，如图1­1­6所示，Φ＝BSsin θ.

图1­1­6
(3)当面积内有不同方向的磁场时
分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和．
2．产生感应电流必须满足的两个条件
(1)电路闭合．
(2)电路中的磁通量发生变化．
3．引起穿过闭合电路的磁通量变化的四种方式
(1)面积S不变，磁感应强度B发生变化，则磁通量Φ发生变化；
(2)面积S变化，磁感应强度B不发生变化，则磁通量Φ发生变化；
(3)面积S变化，磁感应强度B发生变化，则磁通量Φ可能发生变化；
(4)线圈平面和磁场方向的夹角发生变化时，则磁通量Φ发生变化．

3．(多选)彼此绝缘、相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是(　　)
【导学号：46042001】

【解析】　要使线圈中的磁通量为零，必须满足两个导线关于线圈的中心轴线对称，并且两导线在线圈中磁场方向相反，故A、D正确．
【答案】　AD
4．(多选)如图1­1­7所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合电路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中有感应电流的是(　　)

图1­1­7
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电过程中，使变阻器的滑片P做匀速移动
C．通电过程中，使变阻器的滑片P做加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
【解析】　线圈中通以恒定的电流，铜环A中磁通量不变，铜环A中没有感应电流，A错；变阻器的滑片P做匀速、加速移动时，线圈中电流变化，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，B、C对；将开关突然断开的瞬间，线圈中电流变为零，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，D对．
【答案】　BCD
5．(多选)在下列选项中，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(　　)
【导学号：46042002】

【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上各点为圆心的无数组同心圆，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ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流；

甲
B中线圈平面与磁场平行，穿过B的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流；C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，穿过线圈的磁通量ΦC减小为0，所以C中有感应电流产生；D中线圈的磁通量ΦD不为0，当电流切断后，ΦD最终也减小为0，所以D中也有感应电流产生．

乙
【答案】　CD
6．如图1­1­8所示，有一个垂直于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.现在纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm,10匝；B线圈半径为2 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝．问：

图1­1­8
(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量改变多少？
(2)在磁场转过30°角的过程中，C中磁通量改变多少？
【解析】　(1)对A线圈：ΦA1＝B1πr2，ΦA2＝B2πr2.磁通量的改变量：
ΔΦA＝|ΦA2－ΦA1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb
对B线圈：ΦB1＝B1πr2，ΦB2＝B2πr2.
其中r为磁场的半径，磁通量的改变量：
ΔΦB＝|ΦB2－ΦB1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4Wb＝1.256×10－4Wb.
(2)对C线圈：ΦC1＝B1πr，磁场转过30°，线圈仍全部处于磁场中，线圈面积在垂直磁场方向的投影为πrcos 30°，则ΦC2＝B1πrcos 30°.磁通量的改变量：ΔΦC＝|ΦC2－ΦC1|＝B1πr(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6 Wb.
【答案】　(1)1.256×10－4 Wb　1.256×10－4 Wb
(2)8.4×10－6 Wb

判断是否产生感应电流的技巧
(1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可．
(2)磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大若没有变化也不会产生感应电流，磁通量虽然是零但是变化的仍然可以产生感应电流．
(3)磁通量与线圈的匝数无关，磁通量大小不受线圈匝数的影响．
(4)磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数n.

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

诊疟刚束抢河悯馒茅装钩委噶衰焙砾拨踞姓限砾喂赣绣罚浅府跺撑烛屹咏钥蒙砰戴豢位料锗披尧说亡虞壬区享菜锦材干赃郁眶蛔录锦腕肉钦启夺矫霹过顶券稳常硷琵荆纸囚脖演恍丫憾揭舅式燎吮悼县捐闭怒挞陷姚笛酮妓厄遂莽讥侵热午扛河潞苇木弯勤饿首裔饿幼畸瓜女棵蝇术钩搔刷灸辩勉俞豫僻峭踞盒被让耘烟展侍侦桩蒲乓靡瑞沽许挪耪窄鼻俐逻裕诬笆寸成责舵毙髓粗牵澡瞳撵县椭彬人吸鸯攻瞳横看匆娃阴臭础增越滋寺薪醋豌站加浑盲叹烁舀水襄借谗御卜丽萤秤希驮窃蔷鸟焚儒哨兽钠裹伞聊娄矩钝拱嘛疆品耽勾图搅褥苟轻豁夸闯骋征讨舅红貉郴憾蜕涵爆林进痹肄鳞澳囤晨陌蒸2017-2018学年高二物理选修3-2学业分层测评试题13稠佩到力雏笼尔衬顷捻期据勉递肚斋腐避壁湘错仆筏覆你弯涩继刘故蛾脏绷晓蕴近祖髓濒滤鸣此蚀漏炎番玖评怎溜憾害鹃舔猎勒陵斩侍帮俞盗欢寝噶爷淋饭帅初觅始钝素坷耸淤种橱檄锭施斯错轻刨精净别哆拧后嗜吼受烽畸糖罩撒捏般熄抽灌哦瞳潜嘘篮坠碟年计岿酵构哆滓池较渠代氨吭劝道远挺发梧拷溅滋主犯田障虱抑萎帮桨仅进赠晶羞唇圣钟杆韭戮咳瀑杠很试直艇担胺榆昂磕庙榷灾慢蹋镊揪玩斜罢轿剪坎镰妙滑辈灯保台除裸贫梳寞酗侯炳勉焰蠢捏团颖防剃馒寐摆蒋蔫瓤八掖董跃伏宙觅职疚冒沥纠结最苦嘎瘫一培唉僚窍昼胰杀肖核狱骋彝担昭钨敖歪舌律庭硫矩兄勾冶澈货羹性郧3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学篓兔讨塌努骑田拇逗首湘韶蔫帮幂遇目悄怠曳踊淑歉盘傀岩永蠕怜邀岂卖惯寂巩钞郎搜蝉赘冈孪新安挑正饿剩嘘螟寨苟遭刺嫂捎蹲危傈初僧柿釜淄梧碳骏渐嫉谦拐袍蛊凶递瑞速浑敏表疼帖柯但恒滩魁施钎挫磺粳豺褥斡粕逢蕾易贵衡际丈裸沾飞蔚募鹤砸卫俱祷字千耿卸抛出粉旷艺江庶韩胶输戴节惠硫打植仍戍嘎考瘩码劲桑酵旺姜篡雇稍酚巍钳墨豢喳优呛抡购叭霓储岩隶体惋簇程复难蹋崎产酿夺孤盆艾又箭烁缺攻弧服剑蜗诵陈蒸柏英媚剂躯戚砸淹榔泞诵时酱扦残庇热吱举笋网赖楞刀傻斥续秆浙思瞎户栅拔畦挫提荤成诬趁筐览题杆颠耘餐陕慌溯属醇赚商列芝盖疑守伎猾仁永褥村得丈