磁通量及產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件（原卷版）

第82沸磁通量及產(chǎn)生電稱感應(yīng)的條件

1.(2020?上海)如圖所示，線框abed的左側(cè)放置一通有恒定電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，線框從位置I按照

以下四種方式運(yùn)動(dòng)，磁通量變化的絕對(duì)值最大的是()

A.平移到位置II

B.以bd為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到位置II

C.以MN為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到位置1H

D.平移到以MN為對(duì)稱軸的位置HI

一,知識(shí)回顧

1.磁通量

(D定義：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度4與垂直磁場(chǎng)方向的面積S的乘積叫作穿過這個(gè)面積的磁通

量，簡(jiǎn)稱磁通。我們可以用穿過這一面積的磁感線條數(shù)的多少來形象地理解。

(2)公式：(D=BS°

(3)公式的適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②S是垂直磁場(chǎng)方向的有效面積。

(4)單位：韋伯(Wb),1Wb=lT-m2o

(5)標(biāo)量性：磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分。磁通量的正負(fù)是這樣規(guī)定的：任何一個(gè)平面都有正、

反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿出時(shí)磁通量為正，則磁感線從反面穿出時(shí)磁通量為負(fù)。

(6)物理意義:

相當(dāng)于穿過某一面積的磁感線的條數(shù).如圖所示，矩形aAd、abb'或、a'b'cd的面積分別

為S、￡、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8與平面a'b'cd垂直，則：

(1)通過矩形aAd的磁通量為85cos。或陋

(2)通過矩形以b'cd的磁通量為煞.

（3）通過矩形他力,，的磁通量為。.

2.磁通量的變化量

在某個(gè)過程中，穿過某個(gè)平面的磁通量的變化量等于末磁通量史與初磁通量?jī)?nèi)的差值，即

A。=。2—0］。

磁通量變化的常見情況

變化情形舉例磁通量變化量

永磁體靠近或遠(yuǎn)離線圈、電磁鐵（螺

磁感應(yīng)強(qiáng)度變化A。=△外S

線管）內(nèi)電流發(fā)生變化

守XX

有磁感線穿過的回路面

XX

積變化

閉合線圈的部分導(dǎo)線做切割磁感線

有效面

運(yùn)動(dòng)，如圖△①=B?AS

積變化

工03X

回路平面與磁場(chǎng)夾角變

化X>X

線圈在磁場(chǎng)qP轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖

中

磁感應(yīng)強(qiáng)度和有效面積同時(shí)變化4A（D=（i）>—a入

彈性線圈在向外罰m勺過程中，如圖

3.磁通量的變化率（磁通量的變化快慢）

△①

磁通量的變化量與發(fā)生此變化所用時(shí)間的比值，即了70

4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象與感應(yīng)日流

“磁生電”的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流。

5.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件

當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。

判斷感應(yīng)電流能否產(chǎn)生的思維導(dǎo)圖：

6.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種典型情況

(1)閉合導(dǎo)體回路的一部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。

(2)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化。

7.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)

電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果導(dǎo)體回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果導(dǎo)體回路不

閉合，則只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不產(chǎn)生感應(yīng)電流。

8.能量轉(zhuǎn)化

發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。

二.例題精析

題型一：基本概念一一磁通量及其變化量

例1.如圖所示，正方形線圈abed位于紙面內(nèi)，邊長(zhǎng)為L(zhǎng),匝數(shù)為N,過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線

OO'恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過線圈的磁通量為

市，若線圈繞OO'軸轉(zhuǎn)過60°的過程中，磁通量的變化量為△①，則關(guān)于中和△中的大小正確

NBL2NB0

B.

24

NB17

D.NBL2,

2

題型二：磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流

例2.如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框。在卜.列四種情況下，線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的

A.如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)

B.如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)

C.如圖丙所示，線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)

D.如圖丁所示，線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng)

題型三：部分導(dǎo)體切割產(chǎn)生感應(yīng)電流

例3.如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電成，a、b、c、d是空間四個(gè)可用電刷與銅盤邊緣接觸的點(diǎn)，Oi,02是

銅盤軸線導(dǎo)線的接線端,M、N是電流表的接線端，現(xiàn)在將銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)，能觀察到感應(yīng)電流的是（）

A.將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置

B.將電流表的接線端M、N分別連接0i,a位置

C.將電流表的接線端M、N分別連接Oi,02位置

D.將電流表的接線端M,N分別連接c,d位置

題型四：電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用

例4.（2020?新課標(biāo)II）管道高頻焊機(jī)可以對(duì)由鋼板卷成的圓管的接縫實(shí)施焊接。焊機(jī)的原理如圖所

示，圓管通過一個(gè)接有高頻交流電源的線圈，線圈所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使圓管中產(chǎn)生交變電流，電

流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過程中所利用的電磁學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者為（）

A.庫侖B.霍爾C.洛倫茲D.法拉第

三.舉一反三，鞏固練習(xí)

1.如圖甲所示，水平地面上有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形ABCD區(qū)域，其下方埋有與地面平行的金屬管

線，為探測(cè)地下金屬管線的位置、走向和埋覆深度，先讓金屬管線載有電流，然后用閉合的試

探小線圈P在地面探測(cè)，如圖乙所示，將暴露于地面的金屬管接頭接到電源的一端，將接地棒

接到電源的另一端，這樣金屬管線中就有沿管線方向的電流。使線圈P的中心在直線AC上的

不同位置保持靜止（線圈平面與地面平行），線圈中沒有感應(yīng)電流.將線圈P靜置于B處，當(dāng)線

圈平面與地面平行時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流，當(dāng)線圈平面與直線BD成45°角時(shí),線圈中感應(yīng)電

流消失，由上述現(xiàn)象可以推測(cè)（）

A.金屬管線中的電流大小和方向一定不變

B.線圈P在D處時(shí)，P中一定沒有感應(yīng)電流

C.電流金屬管線沿AC走向，埋覆深度為弓L

D.電流金屬管線沿BD走向，埋覆深度為日L

2.有人根據(jù)條形磁鐵的磁場(chǎng)分布情況用塑料制作了一個(gè)模具，模具的側(cè)邊界剛好與該條形磁鐵的

磁感線重合，如圖所示。另取一個(gè)柔軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具.上方某位置，線圈貼著模具上

下移動(dòng)的過程中，下列說法正確的是（地磁場(chǎng)很弱，可以忽略）（）

A.線圈切割磁感線.線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流

B.線圈緊密套在模具上移動(dòng)過程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流

C.由于線圈所在處的磁場(chǎng)是不均勻的，故而不能判斷線圈中是否有電流產(chǎn)生

D.若線圈平面放置不水平，則移動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流

3.如圖所示，MN是矩形導(dǎo)線框abed的對(duì)稱軸，其左方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。以下過程

中，abed中有感應(yīng)電流產(chǎn)生且感應(yīng)電流的方向?yàn)閍beda的是（）

A.將abed向左平移

B.將abed垂直紙面向外平移

C.將abed以MN為軸轉(zhuǎn)動(dòng)30°

D.將abed以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)3（）°

4.如圖所示，粒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一金屬圓環(huán)垂直于磁場(chǎng)放置，電鍵S可控制圓環(huán)的閉合與斷開,

下列各情況中能使圓環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）

A.S閉合瞬間

B.S閉合后，磁場(chǎng)變強(qiáng)

C.S閉合，再斷開的瞬間

D.S閉合后，環(huán)在磁場(chǎng)內(nèi)平移

5.為了探究當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與磁鐵移動(dòng)所用時(shí)間之間的關(guān)系,

某小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置：線圈和光電門傳感器固定在水平光滑軌道上，強(qiáng)磁鐵

和擋光片固定在運(yùn)動(dòng)的小車上，小車經(jīng)過光電門時(shí)，電腦會(huì)自動(dòng)記錄擋光片的擋光時(shí)間△[,以

及相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E.改變小車的速度，多次測(cè)量，記錄的數(shù)據(jù)如下表：

次數(shù)1234567g

測(cè)量值

E/V0.1160.1360.1700.1910.2150.2770.2920.329

△t/X10'3s8.2067.4866.2865.6145.3404.4623.9803.646

（1）實(shí)驗(yàn)操作過程中，線圈與光電門之間的距離（選填“保持不變”或“變化”），從而

實(shí)現(xiàn)了控制不變.

（2）在得到上述表格中的數(shù)據(jù)之后，他們想出兩種辦法處理數(shù)據(jù).第一種是計(jì)算法：需要算

出,若該數(shù)據(jù)基本相等，則驗(yàn)證了E與成反比.第二種是作圖法：在直角坐標(biāo)系中作

出的關(guān)系圖線，若藥線是基本過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，則也可驗(yàn)證E與at成反比.

6.如圖所示，完全相同的甲、乙兩個(gè)通電圓環(huán)同軸平行放置，甲的圓心為0],乙的圓心為02,在

兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點(diǎn)，其中aOi=Chb=bO2=O2c,此時(shí)b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

Bi,c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2?，F(xiàn)將甲撤去，則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）

甲乙

A.B2一號(hào)B.Bi-與C.Bi-B2D.Bi

7.面積為5cm2的矩形導(dǎo)線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.02T、方向水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與

磁感線方向垂直，穿過該線圈的磁通量為Wb,若以線圈ab邊為軸，使線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)

動(dòng)90°,則在該轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，穿過該線圈的磁通量（填“變大”、“變小”、“不變”或

“先變大后變小”）.

8.如圖所示，是一條形磁鐵周圍部分磁感線分布示意圖，線00,是條形磁鐵的中軸線。在磁場(chǎng)中

取兩個(gè)圓環(huán)Si、S2位置進(jìn)行研究，圓環(huán)Si、S2面積相等，P、Q兩點(diǎn)位于圓環(huán)Si上下對(duì)稱點(diǎn)上,

P、P'兩點(diǎn)位于兩圓環(huán)Si、S2相同位置的點(diǎn)上。下列說法正確的是（）

A.P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小比Q點(diǎn)大

B.P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小比P'點(diǎn)小

C.穿過Si的磁通量比穿過S2的大

D.穿過Si的磁通量與穿過02的一樣大

9.物理中存在“通量”這個(gè)物理量，“通量”的定義要用到高等數(shù)學(xué)知識(shí).在高中階段，對(duì)“通量”

的定義采用的是簡(jiǎn)單化處理方法并輔以形象化物理模型進(jìn)行理解.

（1）“磁通量”就是一種常見的“通量”.在高中階段我們是這樣來定義“磁通量”的：設(shè)在磁感

應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面枳為S,我們把B與S的乘枳叫做

穿過這個(gè)面積的磁通量（圖1），簡(jiǎn)稱磁通.用字母巾表示，則6=BS.磁通量可以形