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2019-2020年高中物理第1章電磁感應(yīng)第1節(jié)磁生電的探索教學(xué)案魯科版選修3 一、電磁感應(yīng)的探索歷程 事件 意義 電生磁 1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) 拉開了研究電與磁相互關(guān)系的序幕 磁生電 菲涅耳、安培、科拉頓、亨利等致力于磁生電的研究 科學(xué)探索是曲折的，真理追求是執(zhí)著的 1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 揭示了電和磁的內(nèi)在聯(lián)系，引領(lǐng)人類進(jìn)入電氣時(shí)代 二、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 1．探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流(如圖111) 圖111 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無(wú)電流) 分析論證 導(dǎo)體棒靜止 無(wú) 閉合電路包圍的面積變化時(shí)，電路中有電流產(chǎn)生；閉合電路包圍的面積不變時(shí)，電路中無(wú)電流產(chǎn)生 導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng) 無(wú) 導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng) 有 2．探究磁鐵在通電螺線管中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流(如圖112) 圖112 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無(wú)電流) 分析論證 N極插入線圈 有 線圈中的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流；線圈中的磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流 N極停在線圈中 無(wú) N極從線圈中抽出 有 S極插入線圈 有 S極停在線圈中 無(wú) S極從線圈中抽出 有 3．模擬法拉第的實(shí)驗(yàn)(如圖113) 圖113 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(線圈B中有無(wú)電流) 分析論證 開關(guān)閉合瞬間 有 線圈B中磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈B中有感應(yīng)電流；磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈B中無(wú)感應(yīng)電流 開關(guān)斷開瞬間 有 開關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng) 無(wú) 開關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 有 4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論 利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生電流。 1．自主思考——判一判 (1)法拉第不但發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，還發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。() (2)磁通量雖然有正、負(fù)之分，但磁通量是標(biāo)量。(√) (3)穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(√) (4)閉合線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。() (5)閉合線圈和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(√) 2．合作探究——議一議 (1)為什么許多大物理學(xué)家對(duì)“磁生電”的探索失敗，而法拉第卻能成功呢？ 提示：許多大物理學(xué)家如菲涅耳、安培、科拉頓、亨利等，他們對(duì)磁生電探索失敗的原因，可歸納為兩條： ①“磁生電”是一種在變化運(yùn)動(dòng)的過程中才能出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，大多數(shù)物理學(xué)家把它看成了靜態(tài)效應(yīng)，靜等其變，研究思路不對(duì)。 ②科學(xué)實(shí)驗(yàn)的多次失敗和挫折，使大多數(shù)物理學(xué)家知難而退、望而卻步，而法拉第憑著迎難而上、對(duì)科學(xué)堅(jiān)韌不拔的探索精神、獻(xiàn)身精神，十年磨一劍，終成大器。 (2)只要磁通量變化就有感應(yīng)電流產(chǎn)生嗎？ 提示：不一定，要產(chǎn)生感應(yīng)電流需具備兩個(gè)條件： ①閉合回路?、诖磐堪l(fā)生變化 如果電路不閉合，即使磁通量發(fā)生變化也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (3)閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定有感應(yīng)電流嗎？ 提示：不一定。如圖所示，線框ABCD僅有一半置入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)它在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，一半線框在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，但磁通量未發(fā)生變化，故無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。當(dāng)線框向左平動(dòng)，離開磁場(chǎng)時(shí)，線框的磁通量減小，故有電流產(chǎn)生，導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，不是導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件，歸根結(jié)底還得要看穿過閉合回路的磁通量是否發(fā)生變化。 磁通量及其變化的分析 1．磁通量Φ與其變化量ΔΦ的區(qū)別 磁通量Φ 磁通量的變化量ΔΦ 物理意義 某時(shí)刻穿過某個(gè)面的磁感線條數(shù) 始末時(shí)刻穿過某個(gè)面的磁通量的差值 大小計(jì)算 Φ＝BS，S為閉合回路線圈在垂直于磁場(chǎng)方向上的有效面積 ΔΦ＝Φ2－Φ1 ΔΦ＝BΔS(B不變) 或ΔΦ＝SΔB(S不變) 說(shuō)明 穿過某個(gè)面有方向相反的磁場(chǎng)，則不能直接用Φ＝BS，應(yīng)考慮方向相反的磁通量抵消以后所剩余的磁通量 與磁場(chǎng)垂直的平面，開始時(shí)和轉(zhuǎn)過180時(shí)穿過平面的磁通量是不同的，一正一負(fù)，ΔΦ＝－2BS，而不是零 2．磁通量的計(jì)算 (1)B與S垂直時(shí)(勻強(qiáng)磁場(chǎng)中)：Φ＝BS。B指勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈的面積。 (2)B與S不垂直時(shí)(勻強(qiáng)磁場(chǎng)中)：Φ＝BS⊥。S⊥為線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的有效面積，在應(yīng)用時(shí)可將S分解到與B垂直的方向上，如圖114所示，Φ＝BS sin θ。 圖114 (3)磁通量雖然是標(biāo)量，卻有正負(fù)之分。 當(dāng)某面積內(nèi)有方向相反的磁場(chǎng)時(shí)，分別計(jì)算不同方向的磁場(chǎng)的磁通量，然后規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和。 [典例]　如圖115所示，a、b是兩個(gè)同平面、同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓環(huán)且與兩環(huán)平面垂直，則通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb(　　) 圖115 A．Φa＞Φb　　　 　B．Φa<Φb C．Φa＝Φb D．無(wú)法比較 [思路點(diǎn)撥] → [解析]　條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感線的分布特點(diǎn)是：①磁鐵內(nèi)外磁感線的條數(shù)相同。②磁鐵內(nèi)外磁感線的方向相反。③磁鐵外部磁感線的分布是兩端密、中間疏。兩個(gè)同心放置的同平面的金屬圓環(huán)與磁鐵垂直且磁鐵在中央時(shí)，通過其中的磁感線的俯視圖如圖所示，穿過圓環(huán)的磁通量Φ＝Φ進(jìn)－Φ出，由于兩圓環(huán)面積Sa＜Sb，兩圓環(huán)的Φ進(jìn)相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿過兩圓環(huán)的有效磁通量Φa＞Φb，故A正確。 [答案]　A (1)對(duì)于穿過某一平面的雙向磁場(chǎng)，Φ表示的是合磁通量的大小。 (2)注意有相反方向的磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁通量的判斷，首先要清楚哪個(gè)方向的磁通量大，然后再看它們各自如何變化，進(jìn)而判斷總磁通量情況?！　　　? 1.如圖116所示，水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一金屬線框，線框平面與磁鐵垂直，當(dāng)線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化情況是(　　) 圖116 A．先減小后增大　　　 　B．始終減小 C．始終增大 D．先增大后減小 解析：選A　線框在磁鐵兩端的正上方時(shí)穿過該線框磁通量最大，在磁鐵中央時(shí)穿過該線框的磁通量最小，所以該過程中的磁通量先減小后增大，故A對(duì)。 2.如圖117所示，a、b、c三個(gè)閉合線圈放在同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈a中有電流I通過時(shí)，它們的磁通量分別為Φa、Φb、Φc，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖117 A．Φa<Φb<Φc B．Φa>Φb>Φc C．Φa<Φc<Φb D．Φa>Φc>Φb 解析：選B　當(dāng)a中有電流通過時(shí)，穿過a、b、c三個(gè)閉合線圈的向里的磁感線條數(shù)一樣多，向外的磁感線的條數(shù)c最多，其次是b，a中沒有向外的磁感線，因此，根據(jù)合磁通量的計(jì)算，應(yīng)該是Φa>Φb>Φc。 3．如圖118所示，有一通電長(zhǎng)直導(dǎo)線MN，通入向右的電流I，另有一閉合線圈P位于導(dǎo)線正下方，現(xiàn)使線圈P豎直向上運(yùn)動(dòng)，問在線圈P到達(dá)MN上方的過程中，穿過P的磁通量是如何變化的？ 圖118 解析：根據(jù)直線電流磁場(chǎng)特點(diǎn)，靠近導(dǎo)線處磁場(chǎng)強(qiáng)，遠(yuǎn)離導(dǎo)線處磁場(chǎng)弱，把線圈P從MN下方運(yùn)動(dòng)到上方的過程中幾個(gè)特殊位置畫出，如圖所示(為畫清楚，把線圈錯(cuò)開了)。分析磁通量變化時(shí)可以通過穿過線圈的磁感線的條數(shù)(注意應(yīng)是凈條數(shù))的變化來(lái)分析。 Ⅰ→Ⅱ磁通量增加；Ⅱ→Ⅲ磁通量減小(Ⅲ位置時(shí)Φ＝0)； Ⅲ→Ⅳ磁通量增加；Ⅳ→Ⅴ磁通量減小。 所以整個(gè)過程磁通量的變化為：增加→減小→增加→減小。 答案：見解析 感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 1．對(duì)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解 (1)兩個(gè)條件均為必要條件，缺一不可。 (2)閉合電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，取決于穿過回路的磁通量是否發(fā)生變化。 2．判斷有無(wú)感應(yīng)電流的基本步驟 (1)明確所研究的電路是否為閉合電路。 (2)分析最初狀態(tài)穿過電路的磁通量情況。 (3)根據(jù)相關(guān)量變化的情況分析穿過閉合電路的磁通量是否發(fā)生變化。常見的情況有以下幾種： ①磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈面積S發(fā)生變化，例如閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)。 ②線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化，例如線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)或者磁場(chǎng)是由通電螺線管產(chǎn)生而螺線管中的電流變化時(shí)。 ③磁感應(yīng)強(qiáng)度B和線圈面積S同時(shí)發(fā)生變化，此時(shí)可由ΔΦ＝Φ1－Φ0計(jì)算并判斷磁通量是否發(fā)生變化。 ④線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變，但二者之間的夾角發(fā)生變化，例如線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。 [典例]　 (多選)如圖119所示，豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線通以恒定電流，一矩形線框abcd與通電導(dǎo)線共面放置，且ad邊與通電導(dǎo)線平行。下列情況中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A．導(dǎo)線中電流變大 B．線框向右平動(dòng) C．線框向下平動(dòng) D．線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) E．線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 圖119 [思路點(diǎn)撥] [解析]　討論是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，需分析通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布情況，通電直導(dǎo)線周圍的磁感線是一系列的同心圓，且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁感線越稀疏。只要穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中就能產(chǎn)生感應(yīng)電流。因I增大而引起導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，穿過線框的磁通量增大，故A正確。因離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感線分布越稀疏(如圖甲)，因此線框向右平動(dòng)時(shí)，穿過線框的磁通量變小，故B正確。由甲圖可知線框向下平動(dòng)時(shí)穿過線框的磁通量不變，故C錯(cuò)。線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)線框在如圖甲所示位置時(shí)，穿過線框的磁通量最大，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過90時(shí)，穿過線框的磁通量最?。害担?，因此可以判定線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁通量一定變化，故D正確。對(duì)E選項(xiàng)，先畫出俯視圖(如圖乙)，由圖可看出線框繞直導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任何一個(gè)位置穿過線框的磁感線條數(shù)不變，因此無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，故E錯(cuò)。 [答案]　ABD 對(duì)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的兩點(diǎn)理解 (1)在閉合回路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，取決于穿過回路的磁通量是否發(fā)生變化，而不取決于穿過回路磁通量的大小。 (2)閉合回路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)是引起回路磁通量變化的具體形式之一。但閉合回路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，不一定總會(huì)引起閉合回路的磁通量變化。如圖所示，矩形線框abcd在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)向右平動(dòng)，雖然ad、bc邊都切割磁感線，但磁場(chǎng)穿過回路abcd的磁通量沒有變化，因而沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流。　　　　 1．如圖所示，各導(dǎo)體框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)方向圖中已標(biāo)出，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 解析：選D　A圖中，回路不閉合，回路中無(wú)感應(yīng)電流。B、C中雖有切割且回路閉合，但磁通量不發(fā)生變化，回路中無(wú)感應(yīng)電流。 2.如圖1110所示，條形磁鐵的上方放置一矩形線框，線框平面水平且和條形磁鐵平行，則線框在由磁鐵N極勻速平移到磁鐵S極的過程中(　　) 圖1110 A．線框中始終無(wú)感應(yīng)電流 B．線框中始終有感應(yīng)電流 C．線框中開始有感應(yīng)電流，當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)到磁鐵中部上方時(shí)無(wú)感應(yīng)電流，以后又有了感應(yīng)電流 D．開始無(wú)電流，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到磁鐵中部的上方時(shí)有感應(yīng)電流，后來(lái)又沒有電流 解析：選B　線框移動(dòng)過程中，穿過線框的磁通量先減小后增大，即穿過線框的磁通量始終是變化的，故線框始終有感應(yīng)電流，故B正確。 3．圖1111所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框。在下列幾種情況下，線框中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流？ (1)保持線框平面始終與磁感線垂直，線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)(圖甲)。 (2)保持線框平面始終與磁感線垂直，線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)(圖乙)。 (3)線框繞軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)(圖丙)。 圖1111 解析：(1)圖甲中，線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)的過程中，穿過線框的磁通量沒有發(fā)生變化，所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (2)圖乙中，線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)的過程中，盡管切割磁感線，但是穿過線框的磁通量沒發(fā)生變化，所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (3)圖丙中，線框繞AB轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)使穿過線框的磁通量發(fā)生改變，有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 答案：見解析 1．下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(　　) A．磁場(chǎng)對(duì)電流產(chǎn)生力的作用 B．變化的磁場(chǎng)使閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．插入通電螺線管中的軟鐵棒被磁化 D．電流周圍產(chǎn)生磁場(chǎng) 解析：選B　電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指由于穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象，只有選項(xiàng)B符合。 2．有一宇航員登月后，想探測(cè)一下月球表面是否有磁場(chǎng)，他手邊有一只靈敏電流表和一個(gè)小線圈，則下列推斷正確的是(　　) A．直接將電流表放于月球表面，根據(jù)電流表有無(wú)示數(shù)來(lái)判斷磁場(chǎng)的有無(wú) B．將電流表與線圈連成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng)，若電流表無(wú)示數(shù)，則可以判斷月球表面無(wú)磁場(chǎng) C．將電流表與線圈連成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng)，若電流表有示數(shù)，則可以判斷月球表面有磁場(chǎng) D．將電流表與線圈連成閉合回路，使線圈在某一平面內(nèi)沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，若電流表無(wú)示數(shù)，則可以判斷月球表面無(wú)磁場(chǎng) 解析：選C　假設(shè)月球表面有磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)分布規(guī)律類似于地磁場(chǎng)，當(dāng)電流表與線圈組成閉合電路，穿過該回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電流表就會(huì)有示數(shù)，就可證明有磁場(chǎng)存在，A中電流表不在回路中，故A錯(cuò)；當(dāng)線圈平面與月球的磁場(chǎng)(假設(shè)月球有磁場(chǎng))方向平行時(shí)，線圈沿任一方向運(yùn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量都不發(fā)生變化，電流表無(wú)示數(shù)，故該情況下不能判定月球表面是否無(wú)磁場(chǎng)，故B、D錯(cuò)；使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng)，電流表有示數(shù)，說(shuō)明穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，證明月球表面有磁場(chǎng)，故C對(duì)。 3.磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量。如圖1所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到2，設(shè)先后兩次通過線框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則(　　) 圖1 A．ΔΦ1>ΔΦ2　　　　　 　B．ΔΦ1＝ΔΦ2 C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．無(wú)法確定 解析：選C　設(shè)線框在位置1時(shí)的磁通量為Φ1，在位置2時(shí)的磁通量為Φ2，直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在1處比在2處要強(qiáng)。若平移線框，則ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若轉(zhuǎn)動(dòng)線框，磁感線是從線框的正反兩面穿過的，一正一負(fù)，因此ΔΦ2＝Φ1＋Φ2。根據(jù)分析知：ΔΦ1<ΔΦ2。選項(xiàng)C正確。 4．某同學(xué)做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖2所示的實(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)他接通、斷開開關(guān)時(shí)，電流表的指針都沒有偏轉(zhuǎn)，其原因是(　　) 圖2 A．開關(guān)位置接錯(cuò) B．電流表的正、負(fù)極接反 C．線圈B的接頭3、4接反 D．蓄電池的正、負(fù)極接反 解析：選A　題圖中所示連接的開關(guān)不能控制含有電源的電路中電流的通斷，而本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容之一就是研究在開關(guān)通斷瞬間，電流的有無(wú)導(dǎo)致磁場(chǎng)變化，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況，但圖中的接法卻達(dá)不到目的。 5.如圖3所示，ab是水平面上一個(gè)圓的直徑，在過ab的豎直平面內(nèi)有一根通電導(dǎo)線ef。已知ef平行于ab，當(dāng)ef豎直向上平移時(shí)，穿過圓面積的磁通量將(　　) 圖3 A．逐漸增大 B．逐漸減小 C．始終為零 D．不為零，但保持不變 解析：選C　利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，作出俯視圖，如圖所示?？紤]到磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，可以知道穿入圓面積的磁感線的條數(shù)與穿出圓面積的磁感線的條數(shù)是相等的，故選C。 6．(多選)某一實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，在鐵芯P上繞著兩個(gè)線圈A和B，如果線圈A中的電流I和時(shí)間t的關(guān)系有下列A、B、C、D四種情況，則在t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，線圈B中有感應(yīng)電流的是(　　) 圖4 解析：選BCD　線圈A中通有電流時(shí)，螺線管會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)會(huì)引起磁場(chǎng)的變化，從而使線圈B中的磁通量發(fā)生變化，線圈B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以選項(xiàng)B、C、D正確。 7．(多選)如圖5所示，裸導(dǎo)線框abcd放在光滑金屬導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向如圖中所示，則(　　) 圖5 A．電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．電流計(jì)G1的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．電流計(jì)G1的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) D．電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 解析：選AB　由于穿過閉合線框abcd的磁通量不發(fā)生變化，故回路abcd中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，但兩個(gè)電流計(jì)G和G1所在導(dǎo)線間構(gòu)成的閉合回路中的磁通量會(huì)增大，該回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，因此兩個(gè)電流計(jì)的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)；同樣，由導(dǎo)線bc與電流計(jì)G1間的導(dǎo)線構(gòu)成的回路中也有感應(yīng)電流產(chǎn)生。綜上所述，選項(xiàng)A、B正確。 8.如圖6所示，開始時(shí)矩形線圈與磁場(chǎng)垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，另一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)外。若要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法中不可行的是(　　) 圖6 A．將線圈向左拉出磁場(chǎng) B．以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) C．以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60) D．以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60) 解析：選D　將線框向左拉出磁場(chǎng)的過程中，線框的bc部分做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，或者說(shuō)穿過線框的磁通量減少，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。 當(dāng)線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線框的cd邊右半段在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，或者說(shuō)穿過線框的磁通量發(fā)生變化，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。 當(dāng)線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(小于60)時(shí)，穿過線框的磁通量在減少，所以在這個(gè)過程中線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。如果轉(zhuǎn)過角度超過60，bc邊將進(jìn)入無(wú)磁場(chǎng)區(qū)，那么線框中將不產(chǎn)生感應(yīng)電流(60～300)。 當(dāng)線框以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果轉(zhuǎn)動(dòng)的角度小于60，則穿過線框的磁通量始終保持不變(其值為磁感應(yīng)強(qiáng)度與矩形面積的一半的乘積)。 9．(多選)如圖7所示，MN、GH為平行導(dǎo)軌，AB、CD為跨在導(dǎo)軌上的兩根橫桿，導(dǎo)軌和橫桿均為導(dǎo)體，有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面，方向如圖所示，用I表示回路中的感應(yīng)電流，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖7 A．當(dāng)AB不動(dòng)，而CD向右滑動(dòng)時(shí)，I≠0 B．當(dāng)AB向左，CD向右滑動(dòng)且速度大小相等時(shí)，I＝0 C．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)且速度大小相等時(shí)，I＝0 D．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)且AB速度大于CD速度時(shí)，I≠0 解析：選ACD　在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，只要閉合回路ABDC的面積不發(fā)生變化，磁通量不變，回路中就不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；當(dāng)回路ABDC的面積發(fā)生變化時(shí)，磁通量發(fā)生變化，回路中就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，因此，選項(xiàng)A、C、D正確。 10.如圖8所示，一有限范圍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d，將一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框由磁場(chǎng)邊緣以速度v勻速地通過磁場(chǎng)區(qū)域，若d>l，則在線框通過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間為(　　) 圖8 A. B. C. D. 解析：選C　線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，磁通量不變化，線框中無(wú)感應(yīng)電流，當(dāng)線框進(jìn)入、離開磁場(chǎng)時(shí)，磁通量變化，都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流的距離為d－l，時(shí)間為t＝。 11．逆向思維是一種重要的思想方法，在這種思想方法的引領(lǐng)下，許多重要的科學(xué)定律被發(fā)現(xiàn)?！半娚?，磁生電”這種逆向互生的關(guān)系，體現(xiàn)了物理學(xué)中的一種對(duì)稱美。請(qǐng)思考： (1)你還能指出物理學(xué)中的其他對(duì)稱性和對(duì)稱實(shí)例嗎？ (2)1831年，物理學(xué)家法拉第用如圖9所示的實(shí)驗(yàn)，成功發(fā)現(xiàn)了磁生電現(xiàn)象，當(dāng)開關(guān)始終處于閉合狀態(tài)時(shí)，a線圈中______(選填“有”或“無(wú)”)感應(yīng)電流產(chǎn)生，當(dāng)開關(guān)閉合或斷開瞬間，a線圈中______(選填“有”或“無(wú)”)感應(yīng)電流產(chǎn)生。 圖9 (3)如圖10是某興趣小組研究磁生電現(xiàn)象所需的器材。 圖10 請(qǐng)你協(xié)助該小組完成如下工作，用實(shí)線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)連接成原線圈回路，將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路，并列舉出在實(shí)驗(yàn)中改變副線圈回路磁通量，使副線圈回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 解析：(1)電荷的正與負(fù)、吸引與排斥、運(yùn)動(dòng)和靜止、光滑和粗糙、正電子和負(fù)電子、物質(zhì)和反物質(zhì)。 (2)因穿過a線圈的磁通量不變，所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。閉合開關(guān)瞬間穿過a線圈的磁通量突然增大，所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生。斷開開關(guān)瞬間，穿過a線圈的磁通量突然減小，所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (3) 實(shí)物連接如圖所示。①合上(或斷開)開關(guān)瞬間；②合上開關(guān)后，將原線圈A插入副線圈B中或從副線圈B中抽出；③合上開關(guān)，將原線圈A插入副線圈B后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片。 答案：(1)見解析　(2)無(wú)　有　(3)見解析 12．如圖11所示，正方形導(dǎo)線框放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，磁場(chǎng)垂直于線框平面。在下列情況下，能否產(chǎn)生感應(yīng)電流？請(qǐng)說(shuō)明理由。 圖11 (1)將線框由正方形拉成圓形的過程中。 (2)將線框水平向右拉出磁場(chǎng)區(qū)域的過程中。 (3)線框繞cd邊旋轉(zhuǎn)的過程中。 解析：(1)線框由正方形拉成圓形時(shí)，面積變大，線框中的磁通量增加，故有感應(yīng)電流 產(chǎn)生。 (2)將線框水平向右拉出磁場(chǎng)的過程中，若dc邊未出磁場(chǎng)，磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流，若dc邊出磁場(chǎng)而ab邊在磁場(chǎng)內(nèi)，線框中的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (3)線框繞cd邊旋轉(zhuǎn)過程中磁場(chǎng)方向與線框平面的夾角發(fā)生改變而引起磁通量變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 答案：見解析