1．填一填(1)提出物理問題：奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁效應，證實了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象是有聯(lián)系的。人們從電流磁效應的對稱性角度，開始思考如下問題：既然電流能夠引起磁針的 ，那么，為什么不能用磁體使導線中產生 呢？(2)法拉第的探索：法拉第提出了“由磁產生電”的設想，并為此進行了長達10年的探索，從中領悟到，“磁生電”是一種在變化、 的過程中才能出現(xiàn)的效應。(3)電磁感應：“磁生電”的現(xiàn)象。(4)感應電流：電磁感應現(xiàn)象中產生的電流。
2．判斷(1)只有很強的磁場才能產生感應電流。 ( )(2)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象是只有在變化、運動的過程中才出現(xiàn)的現(xiàn)象。( )(3)奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。 ( )
3．想一想電流的磁效應與電磁感應有什么區(qū)別？提示：電流的磁效應是指電流周圍產生磁場，即“電生磁”。電磁感應現(xiàn)象是利用磁場產生感應電流，即“磁生電”?！半娚拧焙汀按派姟笔莾煞N因果關系相反的現(xiàn)象，要正確區(qū)分這兩種現(xiàn)象。
二、產生感應電流的條件及電磁感應現(xiàn)象的應用1．填一填(1)產生感應電流的條件①實驗裝置如圖13.3--1所示：圖13.3--1
②探究記錄③探究結果當穿過閉合導體回路的 發(fā)生變化時，閉合導體回路中就產生感應電流。(2)電磁感應現(xiàn)象的應用①發(fā)電機，②變壓器，③電磁爐。
2．判斷(1)有電流就可以產生磁場。 ( )(2)有磁場就可以產生電流。 ( )(3)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，回路中就一定產生感應電流。 ( )
3．想一想某一時刻穿過閉合回路的磁通量為零時，回路一定無感應電流嗎？提示：不一定，如果穿過閉合回路的磁通量正在變化，只是某時刻的磁通量為零，則回路中會產生感應電流。
(2)通過比較圖13.3--2甲和丙可知，產生感應電流的一個條件是電路要________；通過比較圖________可知，產生感應電流的另一個條件是導體要在磁場中做切割磁感線運動。(3)若圖13.3--2甲中AB棒不動，磁鐵左右水平運動，電路________(填“有”或“無”)感應電流。(4)在產生感應電流的實驗中，將________能轉化為電能，生活中的________機就是根據(jù)上述原理工作的。
[解析]　(1)實驗時，通過觀察電流表的指針是否偏轉，來確定電路中是否產生感應電流。(2)甲電路是閉合電路，電流表的指針發(fā)生偏轉，說明電路中產生了感應電流。丙電路是斷開的，電流表的指針沒有偏轉，說明電路中沒有產生感應電流。由此可知，產生感應電流的一個條件是電路要閉合。另一個條件是導體要在磁場中做切割磁感線運動，甲實驗導體在磁場中做切割磁感線運動，乙實驗導體在磁場中運動不切割磁感線，由此比較可以確定要選用甲圖和乙圖。
(3)在甲圖中，電路是閉合的，若AB棒不動，磁體運動，利用運動和靜止的相對性可以確定，AB棒也做切割磁感線運動，具備了感應電流產生的兩個條件，所以電路中有感應電流產生。(4)電磁感應現(xiàn)象中，消耗了機械能，得到了電能，利用電磁感應現(xiàn)象制成了發(fā)電機。[答案]　(1)電流表指針是否偏轉　(2)閉合　甲和乙　(3)有　(4)機械　發(fā)電
【素養(yǎng)訓練】1．如圖13.3--3是某興趣小組研究磁生電現(xiàn)象所需的器材。圖13.3--3
請你協(xié)助該小組完成如下工作，用實線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動變阻器和開關連接成原線圈回路，將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路，并列舉出在實驗中改變副線圈回路磁通量，使副線圈回路產生感應電流的三種方式：①__________________________________________________________；②___________________________________________________________；③___________________________________________________________。
解析：實物連接如圖所示；使副線圈回路產生感應電流的方式有：①將原線圈A插入副線圈B中，合上(或斷開)開關瞬間；②合上開關后，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，將原線圈A插入副線圈B后，移動滑動變阻器的滑片。答案：見解析
[問題驅動]如圖13.3--4，甲圖中磁鐵下方有一個閉合線圈，乙圖中通電導線右側有一個閉合線框。圖13.3--4
(1)圖13.3-4甲中，線圈不動，磁鐵向下靠近線圈時，線圈中有無感應電流？提示：線圈中磁通量增大，有感應電流。(2)圖13.3-4乙中，通電導線中的電流減小時，線框中有無感應電流？提示：線框中磁通量減小，有感應電流?！　　　?
【重難釋解】判斷有無感應電流的基本步驟(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磁感應強度B不變，線圈面積S發(fā)生變化，例如閉合電路的一部分導體切割磁感線時。②線圈面積S不變，磁感應強度B發(fā)生變化，例如線圈與磁體之間發(fā)生相對運動時或者磁場是由通電螺線管產生而螺線管中的電流變化時。
③磁感應強度B和線圈面積S同時發(fā)生變化，此時可由ΔΦ＝Φ1－Φ0計算并判斷磁通量是否發(fā)生變化。④線圈面積S不變，磁感應強度B也不變，但二者之間的夾角發(fā)生變化，例如線圈在磁場中轉動時。
[解析]　四種情況中初始位置線框均與磁感線平行，磁通量為零，按A、B、D三種情況線框運動后，線框仍與磁感線平行，磁通量保持為零不變，線框中不產生感應電流，C中線框轉動后，穿過線框的磁通量不斷發(fā)生變化，所以產生感應電流，C項正確。[答案]　C
判斷產生感應電流的條件應注意的問題(1)磁通量有變化，但回路沒閉合，不產生感應電流。(2)閉合回路切割磁感線，但磁通量沒變，不產生感應電流。(3)初末位置磁通量相同，但過程中閉合回路磁通量有變化，產生感應電流。(4)線圈有正反兩面，磁感線穿過的方向不同，磁通量不同，產生感應電流。
【素養(yǎng)訓練】2.如圖13.3--6所示，勻強磁場中有一個閉合的彈簧線圈，線圈的平面垂直于磁感線，下列哪種過程中線圈會產生感應電流 (　　)圖13.3--6A．線圈擴張B．線圈自下向上運動C．線圈自上向下運動D．線圈自左向右運動(未穿出磁場)
解析：線圈擴張，穿過線圈中磁通量變大，線圈中會產生感應電流，故A項正確；線圈自下向上運動，線圈中磁通量不變，線圈中不會產生感應電流，故B項錯誤；線圈自上向下運動，線圈中磁通量不變，線圈中不會產生感應電流，故C項錯誤；在未穿出磁場的前提下，線圈自左向右運動，線圈中磁通量不變，線圈中不會產生感應電流，故D項錯誤。答案：A　
3．如圖13.3--7所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動變阻器和開關組成閉合回路，在鐵芯的右端套有一個表面絕緣的銅環(huán)A，下列情況中銅環(huán)A中沒有感應電流的是 (　　)圖13.3--7A．線圈中通以恒定的電流B．通電時，使變阻器的滑片P做勻速移動C．通電時，使變阻器的滑片P做加速移動D．將開關突然斷開的瞬間
解析：線圈中通以恒定的電流時，線圈產生穩(wěn)定的磁場，穿過銅環(huán)A的磁通量不變，沒有感應電流產生；通電時，使變阻器的滑片P滑動時，變阻器接入電路的電阻變化，回路中電流變化，線圈產生的磁場變化，穿過銅環(huán)A磁通量變化，產生感應電流；將開關突然斷開的瞬間，線圈產生的磁場從有到無，穿過銅環(huán)A的磁通量減小，產生感應電流，故選A。答案：A　
4. (多選)如圖13.3--8所示，在勻強磁場中有兩條平行的金屬導軌，磁場方向與導軌平面垂直。導軌上有兩條可沿導軌自由移動的金屬棒ab、cd，與導軌接觸良好。這兩條金屬棒ab、cd的運動速度分別是v1、v2，且井字形回路中有感應電流通過，則兩金屬棒的運動情況可能是 (　　)圖13.3--8A．v1＞v2　　　　B.v1＜v2C．v1＝v2 D．無法確定
解析：只要金屬棒ab、cd的運動速度不相等，穿過井字形回路的磁通量就發(fā)生變化，閉合回路中就會產生感應電流。故選項A、B正確。答案：AB　
5．法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖13.3--9，他把兩個線圈繞在同一個軟鐵環(huán)上，線圈A和電池連接，線圈B用導線連通，導線下面平行放置一個小磁針，實驗中可能觀察到的現(xiàn)象是 (　　)圖13.3--9A．用一節(jié)電池作電源小磁針不偏轉，用十節(jié)電池作電源小磁針會偏轉B．線圈B匝數(shù)較少時小磁針不偏轉，線圈B匝數(shù)足夠多時小磁針會偏轉C．線圈A和電池連接瞬間，小磁針會偏轉D．線圈A和電池斷開瞬間，小磁針不偏轉
解析：根據(jù)“磁生電”即電磁感應現(xiàn)象的產生條件，只有線圈B中磁通量變化時才能在線圈B中產生感應電流，因此無論線圈B匝數(shù)多少，無論線圈A中電池多少，通過線圈B中的磁通量不變時都不能在線圈B中產生感應電流，選項A、B錯誤；只有在線圈A和電池連接或斷開的瞬間，線圈B中才能產生感應電流，電流產生磁場，使導線下面平行放置的小磁針發(fā)生偏轉，選項C正確、D錯誤。答案：C　
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．如圖13.3--10所示，電吉他的弦是磁性物質。當弦振動時，線圈產生感應電流，感應電流輸送到放大器、喇叭，把聲音播放出來。請解釋電吉他是如何產生感應電流的。弦能否改用尼龍材料？圖13.3--10提示：當磁性物質制作的弦振動，會造成穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈有感應電流產生。若將弦改用尼龍材料，因尼龍材料無磁性，當弦振動時線圈中就不會產生感應電流。
2．把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上，如圖13.3--11所示，一個線圈A連接電池與開關，另一個線圈B閉合并在其中一段直導線附近放置小磁針。開關閉合瞬間，磁針偏轉了一下，隨即復原；開關斷開瞬間，磁針反向偏轉，隨即復原。磁針偏轉的原因是什么？請作出解釋。圖13.3--11
提示：當開關閉合時，A線圈中的電流增大，磁通量增大，B線圈的磁通量也增大，B線圈中產生感應電流，小磁針發(fā)生偏轉，待電路穩(wěn)定后，A線圈中的磁通量不變，B線圈中感應電流為零，磁針隨即復原；當開關斷開時，A線圈的磁通量減小，B線圈中的磁通量也減小，B中產生了相反方向的感應電流，因此，小磁針反向偏轉，最后感應電流減為零，小磁針隨即復原。
二、注重學以致用和思維建模3．(多選)純電動汽車是一種節(jié)能環(huán)保的交通工具，它的制動能量回收系統(tǒng)通過能量回收再利用，可提高汽車對能量的利用效率。制動能量回收原理是利用線圈在磁場中轉動，將車輛制動時的部分動能轉化為其他形式的能存儲起來。關于制動能量回收，下列說法中正確的是 (　　)A．制動能量回收利用了電磁感應現(xiàn)象B．制動能量回收利用了電流的熱效應C．制動能量回收時，將車輛制動時的部分動能轉化為內能D．制動能量回收時，將車輛制動時的部分動能轉化為電能
解析：汽車在剎車過程中，動能減小，減小的動能一部分以電能的形式存儲，因此制動能量回收一定利用了電磁感應現(xiàn)象，將車輛的部分動能轉化為電能，選項A、D正確，B、C錯誤。答案：AD　
4．2020年12月17日，我國發(fā)射的“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品安全著陸地球。假如不久的將來我國一宇航員登月后，想探測一下月球表面是否有磁場，他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈，則下列推斷正確的是 (　　)A．直接將電流表放于月球表面，看是否有示數(shù)來判斷磁場的有無B．將電流表與線圈組成閉合回路，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場C．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場D．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表有示數(shù)，則可判斷月球表面有磁場
解析：直接將電流表放于月球表面，電流表電路是斷開的，不能產生感應電流，無法判斷有無磁場，故A錯誤；將電流表與線圈組成回路，線圈不運動，磁通量不變，則線圈中不會有感應電流，所以電流表無示數(shù)，不能判斷月球表面無磁場，故B錯誤；將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，若運動方向平行磁感線，不會產生感應電流，若電流表無示數(shù)，線圈中磁通量不發(fā)生變化，不能說明月球表面無磁場，故C錯誤；將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表有示數(shù)，則說明穿過線圈的磁通量變化，可判斷月球表面有磁場，故D正確。答案：D　
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