高中物理 第4章 电磁感应 第1-2节 划时代的发现 探究电磁感应产生的条件教材习题点拨素材 新人教版选修3-2（通用） 5页

第1-2节 划时代的发现 探究电磁感应产生的条件 ‎ 教材习题点拨 教材问题全解 ‎<做一做>‎ 课本做一做：摇绳能发电吗？‎ 感应电流的产生条件：(1)穿过电路的磁通量发生变化；(2)电路要闭合。摇绳发电的实质：闭合电路的部分导体切割地磁场的磁感线。绳运动方向和地磁场平行时无感应电流，运动方向与地磁场垂直时，产生的感应电流最大，地磁场是南北方向的，所以摇绳时两同学沿东西方向站立，发电电流最大。‎ 教材习题全解 ‎1．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。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)。‎ ‎(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)。‎ ‎(3)线框绕轴线AB转动(图丙)。‎ 闭合线框中是否产生感应电流？‎ 答案：甲、乙图中不产生感应电流，丙图产生。‎ 点拨：(1)无，因为穿过线框的磁通量不变。(2)无，因为穿过线框的磁通量不变。(3)有，因为穿过线框的磁通量变化。‎ ‎2．如图，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开(图甲)，然后放手，让线圈收缩(图乙)。线圈收缩时，其中是否有感应电流？为什么？‎ 弹簧线圈收缩时有感应电流吗？‎ 答案：有感应电流 点拨：因为穿过线圈的面积变化引起磁通量变化，而且电路是闭合的，所以产生感应电流。‎ ‎3．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内，闭合线圈由位置1穿过虚线框运动到位置2。线圈在运动过程中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流？为什么？‎ 什么时候线圈中有感应电流？‎ 答案：线圈进入磁场和出磁场的过程中有感应电流，完全在磁场中时没有感应电流。‎ 点拨：当线圈部分在磁场中时有感应电流，因为随磁场中线圈面积的变化，穿过线圈的磁通量变化。但当线圈全部处在磁场中时，即使线圈平动，穿过线圈的磁通量不变，故不产生感应电流。‎ ‎4．矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近(如图所示)，线圈与导线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流I逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？‎ 线圈中有没有感应电流？‎ 注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越远，它的磁场越弱。‎ 答案：两种情况下都有感应电流 点拨：线圈远离时，穿过线圈的磁通量减少，故有感应电流。当二者均不动，而导线中电流I逐渐增大或减少时，穿过线圈平面的磁通量均变化，故有感应电流。‎ ‎5．把一个铜环放在匀强磁场中，使环的平面跟磁场方向垂直(图甲)。如果使环沿着磁场的方向移动，铜环中是否有感应电流？为什么？如果磁场是不均匀的(图乙)，是否有感应电流？为什么？‎ 铜环中有没有感应电流？‎ 答案：如果磁场是均匀的，铜环中没有感应电流，如果磁场是不均匀的，铜环中有感应电流。‎ 点拨：在匀强磁场中，因穿过环的磁通量不变，环中无感应电流；而磁场如果不均匀，则穿过环的磁通量变化，产生感应电流。‎ ‎6．某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B，如果线圈A中电流i与时间t的关系有如图所示的甲、乙、丙、丁共四种情况。在t1～t2这段时间内，哪种情况可以观察到在线圈B中有感应电流？‎ 哪种情况可在线圈B中观察到感应电流？‎ 线圈A中电流的四种情况 答案：乙、丙、丁均可在线圈B中观察到感应电流。‎ 点拨：乙、丙、丁中A线圈中的电流是变化的，形成的磁场也是变化的，由于穿过B线圈的磁通量发生变化，所以乙、丙、丁均可在线圈B中观察到感应电流。甲线圈内有恒定电流，形成恒定的磁场，穿过B线圈的磁通量是不变的，不产生感应电流。‎ ‎7．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应怎样随时间t变化？请推导这种情况下B与t的关系式。‎ 金属棒MN在金属架上向右匀速运动 答案：Bt＝ 点拨：使MN棒中不产生感应电流，即MN运动过程中穿过闭合回路的磁通量不变，即任一时刻的磁通量与初状态相等。‎ 设t时刻磁感应强度为Bt，则有B‎0l2＝Bt(l＋vt)，则Bt＝，这就是B与时间t的关系式。‎