2020新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步3电磁感应现象及应用练习含解析 人教版必修第三册 5页

电磁感应现象及应用 电磁感应产生的条件 ‎1.电磁感应:‎ ‎(1)电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象。‎ ‎(2)产生感应电流的条件 ‎①电路闭合;②磁通量变化。‎ ‎(3)电磁感应现象的实质:电路中产生感应电动势,如果电路闭合则有感应电流产生。‎ ‎(4)能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能。‎ ‎2.常见的产生感应电流的三种情况:‎ ‎3.判断电磁感应现象是否发生的一般流程 ‎(1)确定研究的闭合回路;‎ ‎(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ;‎ ‎(3)磁通量变化与感应电流的产生 ‎ ‎ ‎【思考·讨论】‎ 保持线框平面始终与磁感线垂直,图甲中线框在磁场中上下运动;图乙中线框在磁场中左右运动;如图丙所示,有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路,将一条形磁铁的一部分插入线圈中。 (科学探究) ‎ - 5 -‎ ‎(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)。线框中是否产生感应电流?‎ 提示:图甲中,线框在磁场中上下运动的过程中,导体没有切割磁感线,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),线框中是否产生感应电流?‎ 提示:图乙中,线框在磁场中左右运动的过程中,尽管导体切割磁感线,但是整个线框都处在磁场中,穿过线框的磁通量没发生变化,所以无感应电流产生。‎ ‎(3)条形磁铁向左右运动时(丙图),电流计的指针是否发生偏转?为什么?‎ 提示:发生偏转。闭合螺线管线圈中磁通量发生变化。‎ ‎(4)条形磁铁插入到线圈后停止运动(丙图),电流计的指针是否发生偏转?为什么?‎ 提示:不发生偏转。闭合螺线管线圈中磁通量没有变化。‎ ‎(5)某一时刻穿过闭合回路的磁通量为零时,回路一定无感应电流吗?‎ 提示:不一定,如果穿过闭合回路的磁通量正在变化,只是某一时刻磁通量为零,则回路中会产生感应电流。‎ ‎【典例示范】‎ 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°)‎ ‎【解析】选A。设此时回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BScosθ,S增大,θ减小,cosθ增大,则Φ增大,A正确;B减小,θ减小,cosθ增大,Φ可能不变,B错误;S减小,B增大,Φ可能不变,C错误;S增大,B增大,θ增大,cosθ减小,Φ可能不变,D错误。‎ ‎【规律方法】判断有无感应电流产生的方法 判断有无感应电流产生,关键是抓住两个条件:‎ ‎(1)电路是否为闭合回路;‎ - 5 -‎ ‎(2)穿过电路本身的磁通量是否发生变化。‎ ‎【素养训练】‎ ‎1.如选项图所示的条件下,闭合矩形线圈能产生感应电流的是(　　)‎ ‎【解析】选D。A.因为线圈平面平行于磁感线,在以OO′为轴转动的过程中,线圈平面始终与磁感线平行,穿过线圈的磁通量始终为零,所以无感应电流产生,A错误;B.线圈平面也与磁感线平行,穿过线圈的磁通量为零,竖直向上运动过程中,线圈平面始终与磁感线平行,磁通量始终为零,故无感应电流产生,B选项错误;C.尽管线圈在转动,但B与S都不变,B又垂直于S,所以Φ=BS始终不变,线圈中无感应电流,C项错误;D.图示状态Φ=0,当转过90°时Φ=BS,所以转动过程中穿过线圈的磁通量在不断地变化,因此转动过程中线圈中产生感应电流,D选项正确。‎ ‎2.(多选)如图所示,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。通过多次实验,法拉第终于总结出产生感应电流的条件,关于该实验下列说法正确的是(　　)‎ A.闭合开关S的瞬间,电流表G中有感应电流 B.闭合开关S的瞬间,电流表G中无感应电流 C.闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流表G中有感应电流 D.闭合开关S后,滑动变阻器移动到最右端,电流表G中有稳定的感应电流 ‎【解析】选B、C。闭合S的瞬间,穿过B的磁通量没有变化,G中无感应电流,A错误,B正确;当闭合S后,若R增大,则A中电流减小,则A中磁场减小,穿过B的磁通量发生变化,C正确;闭合开关S后,滑动变阻器移动到最右端时,电路电流达到最大值,此后电流稳定不变,磁场也稳定不变,则穿过B的磁通量不发生变化,则D错误。‎ ‎【补偿训练】‎ - 5 -‎ ‎1.(多选)如图所示,开始时矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场中,另一半在匀强磁场外,若要使线圈中产生感应电流,下列方法中可行的是(　　)‎ A.将线圈向左平移一小段距离 B.将线圈向上平移 C.以AB边为轴转动(小于60°)‎ D.以AD边为轴转动(小于90°)‎ ‎【解析】选A、C、D。线圈左右移动时,线圈在匀强磁场中的面积发生变化,磁通量变化,故有感应电流产生,上下移动线圈时,B与S均未发生变化,线圈内磁通量不变,故无感应电流产生。若以AB边为轴转动,B与S的夹角发生变化,同样以AD边为轴转动时,B与S的夹角发生变化引起磁通量的变化,产生感应电流,故选项A、C、D正确。‎ ‎2.(多选)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导体棒ab、cd,这两个导体棒的运动速度分别为v1、v2,如图所示,则下列四种情况,ab棒中有感应电流通过的是(　　)‎ A.v1>v2　　　　　　　 B.v1