鲁科版物理选修1-1--版 第4章 第1节 磁生电的探索

第1节磁生电的探索自主预习叭皆新电磁感应现象1 •历史的回顾1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，它提示了电现象和磁现象之间存在的某种联系.2.实验观察(1)没有电池也能产生电流：闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，回路中电流表的指针发生了偏转.(2)磁铁与螺线管有相对运动时也能产生电流：在条形磁铁插入或拔出螺线管的瞬间，电流表的指针发生了偏转•条形磁铁在螺线管中保持不动时，电流表的指针不发生偏转•如图所示.3.产生感应电流的条件穿过闭合回路中的磁通量发生变化，回路中就产生感应电流.产生感应电流的现象称为电磁感应现象.4.电磁感应现象的发现具有极大的实用价值，对电生磁与磁生电的正确揭示，展现了电与磁间的密切联系和对称统一，为电磁学理论的发展创造了条件，进一步推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代.1.思考判断(1)奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁生电”的方法. (V)(2)英国科学家牛顿一直坚持探索电磁感应现象，历时近十年的探索，终于获得了成功. ( X)(3)闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流. (V)2 .合作探究闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中产生感应电流，这时穿过闭合回路的磁通量是否一定发生了变化？【提示】只要有感应电流产生，穿过闭合回路的磁通量一定发生变化.I IEZU<TT ANIILT GONC T ZHUNCiNAN(1)由于磁场和闭合回路的相对运动改变磁通量，如图甲所示，当磁铁向下移动时，通过线圈的磁通量增加.甲乙(2)由于电流改变而改变磁通量，如图乙所示，当直线电流I增大时，线圈abed中的磁通量增加.2 .磁场不变，由于处在磁场中的闭合电路的面积S发生变化而引起磁通量的变化(1)闭合回路与磁场的夹角保持不变，改变闭合回路的面积，如图甲所示.用力将闭合金属弹簧圈拉大的过程，线圈磁通量减小.(2)闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动而使闭合回路磁通量改变，如图乙所示.当导体棒ab 向右运动时，闭合回路的磁通量减小.(3)由于闭合回路和磁场的夹角改变从而改变有效面积，如图丙所示，线框abed绕OO轴转动.(4)由于磁场和处在磁场中闭合回路面积都发生变化时，引起穿过闭合回路的磁通量发生变化.【例】如图所示，在有界匀强磁场中有一矩形线圈abed垂直磁场放置，现使线圈做如下几种运动：(a)向上加速平移(未出磁场)，(b)匀速向右平移，(c)绕ab边旋转90°,其中线圈中能产生感应电流的是______________________ .思路点拨：在判断是否有感应电流时，除了确定是闭合电路外，要着重判断闭合电路在磁场中的面积是否变化，以及和磁感线的夹角是否发生变化，以确定磁通量是否变化，从而确定是否有感应电流产生.[ 解析] 要判断线圈中是否有感应电流产生，则需判断穿过线圈的磁通量是否发生变化．在(a) 中，穿过线圈平面的磁感线始终与线圈平面垂直且线圈在磁场中的面积未发生变化，所以穿过线圈的磁通量没有变化，线圈中没有感应电流产生．在(b) 中，线圈平移出磁场的过程中，在磁场中的面积逐渐减小，穿过线圈的磁通量在减少，所以线圈中有感应电流产生．在(c) 中，线圈从图示位置绕ab 边转动90°的过程中，线圈面积不变，但磁感线与线圈平面的夹角越来越小，穿过线圈的磁感线条数在减少，故磁通量越来越小，线圈中有感应电流产生．[ 答案] (b)(c)磁通量是指在磁场中穿过某一面积S的磁感线条数，所以在判断穿过回路的磁通量是否变化时，可以通过判断穿过回路的磁感线条数是否变化来分析判定．1．一个闭合的线圈中没有感应电流的原因可能是( )A.线圈周围一定没有磁场B.线圈周围虽然有磁场，但穿过线圈的磁通量太小C.穿过线圈的磁通量没有发生变化D.穿过线圈的磁通量一定为零C [ 穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就产生感应电流，而不是看穿过线圈的磁通量是否为零，由于该线圈是闭合的，则没有感应电流的原因一定是穿过线圈的磁通量没有发生变化，所以C 选项正确.]2．如图所示，下列各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有( )甲乙丙丁A.图甲所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成回路撑开，而后放手，到恢复原状的过程中B.图乙所示，裸铜线ab在裸金属导轨上向右匀速运动过程中C.图丙所示，条形磁铁拔出线圈的过程中D.图丁所示，闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线的过程中B [由①二BS得，题图甲穿过回路的磁通量随闭合回路面积的减小而减小；题图乙穿过回路的磁通量随闭合回路面积的增大而增加；题图丙穿过线圈的磁通量随磁极的远离而减小；题图丁离通电直导线越远，磁场越弱，穿过线框的磁通量越小，故选项B正确.]3.(多选)如图所示，线框abed从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是( )A. 进入匀强磁场区域的过程中，abed中有感应电流B. 在匀强磁场中加速运动时， abed 中有感应电流C. 在匀强磁场中匀速运动时， abed 中没有感应电流D.离开匀强磁场区域的过程中， abed 中没有感应电流AC [在有界的匀强磁场中，常常需要考虑线框进场、出场和在场中运动的情况， abed 在匀强磁场中无论匀速还是加速运动，穿过abed 的磁通量都没有发生变化.]4 .如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直.导轨上 有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab 、ed ，与导轨接触良好.这两条金属棒ab 、ed 的运动速度分别是V i 、V 2,若井字回路中有感应电流通过，则一定有（）A . v i >V 2C. V i = V 2 D [只要V i 、V 2速度不相等时，回路的面积发生变化， 就会引起磁通量变化而产生感应电 流.]当堂达标勺固理基1.下列现象中涉及电磁感应的是（）ABCDB [A 、D 是磁场对运动电荷的作用，C 是磁场对电流的作用， B 是利用电磁感应现象.]2 .如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路.在下列情况中，电流表指针不发生 偏转的是（）A. 线圈不动，磁铁插入线圈B. 线圈不动，磁铁从线圈中拨出C. 磁铁不动，线圈上、下移动D. 磁铁插在线圈内不动D [产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏转.在 选项A B 、C 三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感 应电流；而当磁铁插在线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不产生感应 电流.]3.（多选）如图所示，线圈 M 和线圈P 绕在同一铁芯上，则（ ） A. 当合上开关S 的瞬间，线圈P 中没有感应电流B . V i <V 2D. v i z V 2B.当合上开关S的瞬间, 线圈P中有感应电流C.当断开开关S的瞬间, 线圈P中没有感应电流D.当断开开关S的瞬间, 线圈P中有感应电流BD [ 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.]4．如图所示的条形磁铁的上方，放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N端匀速平移到S端的过程中，线框中感应电流的变化情况是（）A.线框中始终无感应电流B.线框中始终有感应电流C.线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有感应电流D.开始无电流，当运动到磁铁中部的上方时有感应电流，后来又没有电流B [在线框平移的过程中，穿过线框的磁通量先减小后增大，因此有感应电流.穿过线框的磁通量始终在变化，所以说始终有感应电流，B对.]。

第一节2021鲁科版选修第一节《磁生电的探索》word教案1三维教学目标1、知识与技能（1）明白与电流磁效应和电磁感应现象的发觉相关的物理学史；（2）明白电磁感应、感应电流的定义。

（3）明白产生感应电流的条件；（4）会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。

2、过程与方法：领会科学探究中提出问题、观看实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。

3、情感、态度与价值观（1）领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发觉中的重要性；（2）以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志鼓舞自己。

教学重点：明白与电流磁效应和电磁感应现象的发觉相关的物理学史。

领会科学探究的方法和艰巨历程。

培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。

教学难点：领会科学探究的方法和艰巨历程。

培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。

教学方法：教师启发、引导，学生自主阅读、摸索，讨论、交流学习成果。

教学手段：运算机、投影仪、录像片。

教学过程：一、电磁感应的探究历程1、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发觉电流磁效应的内容。

提出以下问题，引导学生摸索并回答：（1）是什么信念鼓舞奥斯特查找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在如何样的历史背景？（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是如何样做的？（3）奥斯特发觉电流磁效应的过程是如何样的？用学过的知识如何说明？（4）电流磁效应的发觉有何意义？谈谈自己的感受。

学生活动：结合摸索题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。

2、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象引导学生阅读教材有关法拉第发觉电磁感应的内容。

提出以下问题，引导学生摸索并回答：（1）奥斯特发觉电流磁效应引发了如何样的哲学摸索？法拉第持如何样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是如何样做的？（3）法拉第做了大量实验差不多上以失败告终，失败的缘故是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发觉了电磁感应现象，他发觉电磁感应现象的具体的过程是如何样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“要领”是什么？（5）从法拉第探究电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。

第1节磁生电的探索1.了解电磁感应现象发现的历史过程，体会对称思想和科学猜想在物理学发展中的重要作用．2．通过实验，知道电磁感应现象及其产生的条件．(重点＋难点) 3.了解法拉第及其对电磁学的贡献．一、历史的回顾1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，它揭示了电现象和磁现象之间存在某种联系．奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁生电”的方法，比较著名的物理学家有：安培、科拉顿等，都没有成功或半途而废．英国物理学家法拉第坚信自然界的各种现象之间存在相互联系，一直坚持探索电磁感应现象，前后历时数十年的探索，终于悟出了磁生电的基本原理，“一切都存在于变化之中”．二、磁生电的实验探索1．实验观察(1)没有电池也能产生电流：闭合电路中的部分导体做切割磁感线运动时，回路中电流表的指针发生了偏转．(2)磁铁与螺线管有相对运动时也能产生电流：在条形磁铁插入或拔出螺线管的瞬间，电流表的指针发生了偏转．条形磁铁在螺线管中保持不动时，电流表的指针不发生偏转．如图所示．2．产生感应电流的条件只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生．在回路中产生感应电流现象表明发生了电磁感应现象．三、发现磁生电的意义电磁感应现象的发现，实际上是发现了事物间的相互联系，展现了电和磁间的密切联系及其对称与统一，为电磁理论的发展创造了条件，进一步推动了电磁技术的发展，引领人们走进了电气时代．感应电流条件的探究1．产生感应电流的常见方法(1)闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动如图甲所示，导体AB做切割磁感线运动时，回路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，回路中无电流产生．(2)磁铁在线圈中运动如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，回路中无电流产生．(3)改变螺线管AB中的电流如图丙所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过．2．产生感应电流的条件产生感应电流的条件可以归纳为两个：一是电路本身必须闭合，二是穿过回路本身的磁通量发生变化，主要体现在“变化”上，回路中有没有磁通量穿过不是产生感应电流的条件，如果穿过回路的磁通量很大但无变化，那么无论多大，都不会产生感应电流．如图所示，竖直放置的长直导线通过恒定电流，有一矩形框与导线在同一平面内，在下列情况中线圈产生感应电流的是()①导线中电流变大②线框向右平动③线框向下平动④线框以ab边为轴转动⑤线框以直导线为轴转动A．①②③ B.②③④⑤C．①②④ D.①②③④⑤[思路点拨] 分析是否产生感应电流，关键就是分析穿过闭合线框的磁通量是否变化，而分析磁通量是否有变化，就要搞清楚磁感线的分布，亦即搞清楚磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化．[解析]对①选项，因I增大而引起导线周围的磁场增强，使穿过线框的磁通量增大，故①正确．对②选项，因离开直导线方向越远，磁感线分布越疏，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故②正确．对③选项，由下图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变，故③错．对④选项，可用一些特殊位置来分析，当线框在图甲所示的位置时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过90°时，通过线框的磁通量为零，因此可以判定线框以ab为轴转动时磁通量一定变化，故④正确．对⑤选项，先画出俯视图如图乙所示，由图可看出线框绕直导线转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变，因此无感应电流，故⑤错．综上所述可知选项C正确．[答案] C1．如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是()A．线圈不动，磁铁插入线圈B．线圈不动，磁铁从线圈中拔出C．磁铁不动，线圈上、下移动D．磁铁插在线圈内不动解析：选D.产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏转．在选项A、B、C三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不产生感应电流．磁通量变化的理解1．磁通量的变化类型根据磁通量的定义式Φ＝BS，引起磁通量变化的类型有：(1)由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化．(2)磁场不变，由于处在磁场中的闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量的变化．(3)磁场、处在磁场中的闭合回路面积都发生变化时，也可引起穿过闭合电路的磁通量的变化．2．磁通量的计算(1)磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值．若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即Φ＝Φ1－Φ2.(2)Φ＝BS中的S应是闭合电路中包含磁场的那部分有效面积．无磁场时，无论面积多大，都没有磁通量．(3)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响，同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈的匝数n.(4)计算磁通量的变化：在求解磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1时，若B变化，S不变时，可用ΔΦ＝ΔB·S；若B不变，S变化时，可用ΔΦ＝B·ΔS；但若B和S同时发生变化，就要找准初末态，用ΔΦ＝Φ2－Φ1来计算．如图所示的各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有()A．图甲所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成的回路撑开，后放手到恢复原状的过程中B．图乙所示，裸铜线ab在裸金属导轨上向右匀速运动过程中C．图丙所示，条形磁铁从线圈中抽出的过程中D．图丁所示，闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线的过程中[思路点拨] 根据磁通量的定义结合不同的过程分析，注意条形磁铁、通电导线周围磁场的分布．[解析]四种情况下，穿过闭合回路的磁通量均发生变化，故都有感应电流产生．但甲中电路的面积减小，磁通量减小；乙中的ab向右移动时在磁场的闭合电路的面积增大，磁通量增大；丙中磁铁向上运动时通过线圈的磁场变弱，磁通量减小；丁中直线电流近处的磁场强，远处的磁场弱．所以线圈远离通电直导线时，磁通量也减小．所以B正确．[答案] B2.条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过环中心，如图所示．若圆环为弹性环，其形状由Ⅰ扩大为Ⅱ，那么圆环内磁通量变化情况是()A．磁通量增大 B.磁通量减小C．磁通量不变 D.条件不足，无法确定解析：选B.由于圆环在形状Ⅱ时面积大于形状Ⅰ的面积，因此形状Ⅱ中由磁铁N极回到S 极时向下穿过圆环的磁感线条数大于Ⅰ.而在Ⅰ、Ⅱ两种形状时，在磁铁内部由S极到N极向上穿过圆环的磁感线条数相同(分布在磁体外部空间的磁感线在磁体内全部从S极返回到N极)，因此不论圆环处于形状Ⅰ或Ⅱ，向上穿过圆环的磁感线条数总是多于向下穿过圆环的磁感线条数．由于形状Ⅱ中向下的磁感线增加，因此形状Ⅱ中总的磁通量较小，故本题正确答案应选B.[随堂检测]1．有关磁通量Φ，下列说法正确的是()A．磁通量越大，表示磁感应强度越大B．面积越大，穿过它的磁通量也越大C．穿过单位面积的磁通量等于磁感应强度D．磁通密度在数值上等于磁感应强度解析：选D.磁通量是穿过某一面积的磁感线的条数，在匀强磁场中磁通量等于垂直于磁场的面积跟磁感应强度的乘积．2．如图所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列情况下，线圈中能产生感应电流的是()A．线圈向左平移B．线圈向上平移C．线圈以ab为轴旋转D．线圈不动解析：选C.要使线圈中产生感应电流，必须使线圈中的磁通量发生变化，无论线圈向哪个方向平移或是不动，线圈中磁通量均不变，只有绕某一边转动才能使磁通量变化．3.如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心与圆面垂直，且通以向上的电流I，则()A．当L中的电流I发生变化时，环中有感应电流B．当M向右平移时，环中有感应电流C．当M保持水平在竖直方向上上下移动时环中有感应电流D．只要L和M保持垂直，则以上几种情况下，环中均无感应电流解析：选D.金属环与长直导线产生的磁场平行，穿过圆环的磁通量为零，在前三个选项中穿过圆环的磁通量均不发生变化，无感应电流，故选项D正确．4.如图所示的条形磁铁的上方，放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N端匀速平移到S端的过程中，线框中感应电流的变化情况是()A．线框中始终无感应电流B．线框中始终有感应电流C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有感应电流D．开始无电流，当运动到磁铁中部的上方时有感应电流，后来又没有电流解析：选B.在线框滑过的过程中，穿过线框的磁通量先减小后增大，因此有感应电流．穿过线框的磁通量始终在变化，所以说始终有感应电流，B对．5.有一根由金属丝绕制成的闭合环套在条形磁铁上，如图所示，当闭合环收缩导致它所围的面积减小时：(1)穿过它的磁通量是否有变化？如有变化，怎样变？(2)闭合环中是否存在感应电流，为什么？解析：条形磁铁内部的磁感线方向由S极到N极，外部从N极到S极；条形磁铁外部向下穿过闭合环的磁通量抵消了一部分内部向上穿过的磁通量，当环收缩时被抵消的部分减少，所以穿过闭合环的磁通量增加，由于穿过环的磁通量有变化，所以在环中产生感应电流．答案：(1)变化增加(2)存在穿过闭合环的磁通量变化[课时作业]一、选择题1．发现电磁感应现象的科学家是()A．安培 B.赫兹C．法拉第 D.麦克斯韦解析：选C.安培首先着手研究磁生电，但法拉第于1831年才发现电磁感应现象，故C项正确．2．关于产生感应电流的条件，下列说法中正确的是()A．只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流B．只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应电流C．只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生D．只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化，闭合电路中就有感应电流解析：选D.只有穿过闭合电路的磁通量发生变化时，才会产生感应电流，D正确．3．闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，下图中各情况导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是()A．都会产生感应电流B．都不会产生感应电流C．甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流D．甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流解析：选D.闭合电路的部分导线切割磁感线致使穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中产生感应电流．4．如图所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是()A．以bc为轴转动45°B．以ad为轴转动45°C．将线圈向下平移D．将线圈向上平移解析：选B.以bc为轴转动大于60°和以ad为轴转动小于60°时穿过矩形线圈中的磁通量都发生变化，而将线圈上、下平移时，穿过矩形线圈的磁通量不变，根据产生感应电流的条件可知选项B对，选项A、C、D错．5．如图所示，把磁铁的N极向线圈中插入时，线圈中会产生感应电流．下列哪些情况不能在线圈中产生感应电流()A．磁铁的N极静止在线圈中B．把磁铁的N极从线圈中抽出时C．把磁铁的S极向线圈中插入时D．把磁铁的S极从线圈中抽出时解析：选A.闭合电路中产生感应电流必须有磁通量的变化，题中情形，必须磁铁和线圈有相对运动才能使线圈中的磁通量变化，且变化即可，与磁场方向无关．6．如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将()A．逐渐增大 B.逐渐减小C．始终为零 D.不为零，但保持不变解析：选C.利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作出俯视图(如图所示)．考虑到磁场具有对称性，可以知道，穿入线圈的磁感线的条数与穿出线圈的磁感线的条数是相等的．故选C.7．如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是()A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑D．开关S始终闭合，不滑动触头解析：选D.如果导线cd中无电流产生，则说明通过下面的闭合线圈的磁通量没有发生变化，也就说明通过导线ab的电流没有发生变化．显然，开关S是闭合或断开的瞬间；开关S是闭合的，但滑动触头向左滑的过程，开关S是闭合的，但滑动触头向右滑的过程都是通过导线ab的电流发生变化的过程，都能在导线cd中产生感应电流．因此本题的正确选项应为D.8．接有理想电压表的三角形导线框abc，如图所示，在匀强磁场中向右运动，则框中有无感应电流？电压表有无读数(示数不为零称有读数)()A．无、有 B.有、无C．无、无 D.有、有解析：选C.虽然是闭合电路，但穿过闭合回路的磁通量不变化，没有产生感应电流，电压表在有电流通过时才能有示数，因此电压表无示数．二、非选择题9．如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为________；若使框架绕轴OO ′转过60°的角，则穿过线框平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°，则穿过线框平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°，则穿过线框平面的磁通量变化为________．解析：Φ1＝BS ，Φ2＝BS cos 60°＝12BS ，Φ3＝0， ΔΦ＝BS －(－BS )＝2BS .答案：BS 12BS 0 2BS 10．如图所示，一个矩形线框套在蹄形磁铁的一端，并垂直于磁感线移动(假设两极间的磁场是均匀的)，关于这个线框中是否会产生感应电流，甲、乙两同学有不同观点：甲说：线框右移时，cd 边切割磁感线，所以有感应电流．乙说：线框右移时，线框平面始终跟磁感线平行，穿过线框的磁通量没有变化(始终为零)，所以没有感应电流．请你对这两种说法作一评价．解析：cd 边是线框的一部分导体，线框右移时，符合“闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动”的条件，因此线框中会有感应电流，所以甲的说法是对的．乙造成误判的原因是只考虑了两个磁极间的磁场，以为线框平面始终平行磁感线，事实上磁感线是闭合的．在磁极间有从N 极到S 极的磁感线，在磁体内部有从S 极回到N 极的磁感线，因此穿过线圈的磁通量并不为零，而且在移动过程中会发生变化．答案：见解析。

第1节 磁生电的探索[先填空] 1．历史的回顾1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，它提示了电现象和磁现象之间存在的某种联系．2．实验观察(1)没有电池也能产生电流：闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，回路中电流表的指针发生了偏转．(2)磁铁与螺线管有相对运动时也能产生电流：在条形磁铁插入或拔出螺线管的瞬间，电流表的指针发生了偏转．条形磁铁在螺线管中保持不动时，电流表的指针不发生偏转．如图4­1­1所示．图4­1­13．产生感应电流的条件穿过闭合回路中的磁通量发生变化，回路中就产生感应电流．产生感应电流的现象称为电磁感应现象．4．电磁感应现象的发现具有极大的实用价值，对电生磁与磁生电的正确揭示，展现了电与磁间的密切联系和对称统一，为电磁学理论的发展创造了条件，进一步推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代．[再判断]1．奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁生电”的方法．(√) 2．英国科学家牛顿一直坚持探索电磁感应现象，历时近十年的探索，终于获得了成功．(×)3．闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流．(√)[后思考]闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中产生感应电流，这时穿过闭合回路的磁通量是否一定发生了变化？【提示】只要有感应电流产生，穿过闭合回路的磁通量一定发生变化．1．由于磁场变化而引起闭合电路的磁通量的变化(1)由于磁场和闭合回路的相对运动改变磁场，如图4­1­2甲所示，当磁铁向下移动时，通过线圈的磁通量增加．甲乙图4­1­2(2)由于电流改变而改变磁场，如图4­1­2乙所示，当直线电流I增大时，线圈abcd 中的磁通量增加．2．磁场不变，由于处在磁场中的闭合电路的面积S发生变化而引起磁通量的变化(1)闭合回路与磁场的夹角保持不变，改变闭合回路的面积，如图4­1­3甲所示．用力将闭合金属弹簧圈拉大的过程，线圈磁通量减小．(2)闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动而使闭合回路磁通量改变，如图4­1­3乙所示．当导体棒ab向右运动时，闭合回路的磁通量减小．(3)由于闭合回路和磁场的夹角改变从而改变有效面积，如图4­1­3丙所示，线框abcd绕OO′轴转动．图4­1­3(4)由于磁场和处在磁场中闭合回路面积都发生变化时，引起穿过闭合回路的磁通量发生变化．1．一个闭合的线圈中没有感应电流的原因可能是( )A．线圈周围一定没有磁场B．线圈周围虽然有磁场，但穿过线圈的磁通量太小C．穿过线圈的磁通量没有发生变化D．穿过线圈的磁通量一定为零【解析】穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就产生感应电流，而不是看穿过线圈的磁通量是否为零，由于该线圈是闭合的，则没有感应电流的原因一定是穿过线圈的磁通量没有发生变化，所以C选项正确．【答案】 C2．如图4­1­4所示，下列各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有( )图4­1­4A．图(甲)所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成回路撑开，而后放手，到恢复原状的过程中B．图(乙)所示，裸铜线ab在裸金属导轨上向右匀速运动过程中C．图(丙)所示，条形磁铁拔出线圈的过程中D．图(丁)所示，闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线的过程中【解析】由Φ＝BS得，题图(甲)穿过回路的磁通量随闭合回路面积的减小而减小；题图(乙)穿过回路的磁通量随闭合回路面积的增大而增加；题图(丙)穿过线圈的磁通量随磁极的远离而减小；题图(丁)离通电直导线越远，磁场越弱；穿过线框的磁通量越小，故选项B正确．【答案】 B3．如图4­1­5所示，闭合线圈M固定．条形磁铁S极向下以初速度v0沿过线圈圆心的竖直线下落过程中，以下说法不正确的是( ) 【导学号：18152081】图4­1­5A．穿过线圈的磁通量发生变化B．磁铁位于图示位置2时，穿过线圈的磁通量最大C．穿过线圈的磁通量先增多后减少D．磁铁位于图示位置1和位置3时穿过线圈的磁场方向相反【解析】当条形磁铁恰好位于位置2时，穿过线圈M的合磁通量向上且最大，因此全过程中穿过线圈M的磁通量，先增后减，选项A、B、C均正确；当磁铁在位置1时，穿过线圈的磁场方向向上，当磁铁位于位置3时，穿过线圈的磁场方向也向上，故D错误．【答案】 D4．如图4­1­6所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是( )图4­1­6A．线圈不动，磁铁插入线圈B．线圈不动，磁铁从线圈中拨出C．磁铁不动，线圈上、下移动D．磁铁插在线圈内不动【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏转．在选项A、B、C三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不产生感应电流．【答案】 D5．如图4­1­7所示，竖直放置的长直导线通过恒定电流，有一个矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线框不能产生感应电流的是( )图4­1­7A．导线中电流变大B．线框向右平动C．线框以ad边为轴转动D．线框以直导线为轴转动【解析】电流变大引起导线周围的磁场增强，穿过线框的磁通量增，A正确；离导线越远，磁感线分布越稀疏，穿过线框的磁通量越小，B正确；线框绕ad边转动时，矩形线框的磁通量发生变化，C正确；线框以直导线为轴转动，穿过线框的磁感线条数不变，因而穿过线框的磁通量不变，D错误．【答案】 D6．(多选)如图4­1­8所示，线框abcd从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是( )【导学号：18152082】图4­1­8A．进入匀强磁场区域的过程中，abcd中有感应电流B．在匀强磁场中加速运动时，abcd中有感应电流C．在匀强磁场中匀速运动时，abcd中没有感应电流D．离开匀强磁场区域的过程中，abcd中没有感应电流【解析】在有界的匀强磁场中，常常需要考虑线框进场、出场和在场中运动的情况，abcd在匀强磁场中无论匀速还是加速运动，穿过abcd的磁通量都没有发生变化．【答案】AC磁通量是指在磁场中穿过某一面积S的磁感线条数，所以在判断穿过回路的磁通量是否变化时，可以通过判断穿过回路的磁感线条数是否变化来分析判定.。