高中物理人教版 (新课标)选修31 划时代的发现复习ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 划时代的发现复习ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了变式迁移，基础巩固，能力提升等内容，欢迎下载使用。

追悔莫及的亨利美国物理学家亨利是奥尔巴尼学院的教授，由于教学任务繁重，也没有专门的实验室，他主要利用假期在学院的大厅里进行电学实验工作．1829年8月的暑假，亨利在考察绕有不同长度导线的电磁铁所产生磁力的大小时，意外地发现，当通电导线中的电流被突然切断时，会产生强烈的电火花．当时亨利无法给出解释，这一重要发现被搁置下来了．
1830年8月的暑假，亨利继续上次的实验．他发现当电磁铁导线中突然通入强电流时，电流计的指针向一个方向偏转；当电磁铁导线中的电流突然消失时，电流计的指针反向偏转；当电磁铁导线中电流保持稳定时，电流计的指针不偏转．亨利对这一现象感到很奇怪，但暑假结束了，他只得停止实验．
到了1832年6月，亨利在杂志上看到了法拉第在1831年所做的电磁感应实验的简讯，立即痛苦地意识到法拉第的发现与自己两年前的发现相类似．他马上用自己的旧仪器进一步完善了过去的实验，并把自己前前后后做的实验做了一个总结，写成一篇论文．即使这样，在电磁感应现象的发现上，亨利只能屈居第二了．
1．发现“电生磁”的科学家是________，发现“磁生电”的科学家是________．2．法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：变化的________、变化的________、运动的________、运动的________．在磁场中________的导体．他把这些现象命名为________．产生的电流叫做________．3．产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的______发生变化，闭合电路中就有感应电流．
1．奥斯特　法拉第2．电流　磁场　恒定电流　磁铁　运动　电磁感应　感应电流3．磁通量
一、电流的磁效应1．电流的磁效应1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应．2．发现电流的磁效应的意义(1)电流的磁效应的发现证实了电和磁存在着必然的联系，突破了人类对电与磁认识的局限性，掀起了一场研究电与磁关系的革命．
(2)在奥斯特电流磁效应的影响下，法国物理学家安培研究了不同形状的电流产生的磁场，提出了判断电流产生的磁场的右手螺旋法则，并提出了著名的“分子电流”假说，揭示了磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的．(3)奥斯特的发现激发了人们探索“磁生电”的方法，在“磁生电”这一光辉思想的指引下，英国物理学家法拉第经过十年的不懈努力终于找到了“磁生电”的条件，于1831年发现了电磁感应现象．
二、电磁感应现象1．电磁感应现象 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“由磁生电”的条件，产生的电流叫感应电流．法拉第把引起电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体．注意： “磁生电”是一种在运动变化过程中才出现的效应．
2．发现电磁感应现象的意义 (1)电磁感应现象的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生．(2)电磁感应现象的发现使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代．
三、探究产生感应电流的条件 1．实验过程 实验1 如下图所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．
实验2如下图所示，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，线圈中无电流产生．
实验3如右图所示，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一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器不动时，无电流产生．
2．实验分析在实验1中，当导体AB在磁场中静止或平行于磁感线运动时，无论磁场多强，闭合回路中都无电流；当导体AB做切割磁感线运动时，闭合回路中有电流产生．在实验2中，当条形磁铁静止在螺线管中时，无论磁铁的磁场多强，回路中都没有电流；将磁铁插入或拔出螺线管时，组成螺线管的导线切割磁感线，闭合回路中有电流产生．
在实验3中，导体和磁场之间并没有发生相对运动．当螺线管AB中电流不变时，螺线管CD中没有电流产生；而当螺线管AB中的电流变化时，螺线管CD中就产生了电流. 注意： 进一步分析不难看出：实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”．
3．实验结论产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流．注意：电路闭合，磁通量变化，是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可，电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量尽管很大但不变化，那么无论有多大，也不会产生感应电流．
如下图所示，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量Φ＝________.
解析：线圈平面abcd与磁感应强度B方向不垂直，不能直接用Φ＝BS计算，处理时可以用不同的方法：法一：把S投影到与B垂直的方向即水平方向，如图中a′b′cd，S⊥＝Scs θ，故Φ＝BS⊥＝BScs θ.法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，显然B∥不穿过线圈，且B⊥＝Bcs θ，故Φ＝B⊥S＝BScs θ.答案：BScs θ
1.如下图所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L＝0.20 m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？
解析：线圈横截面为正方形时的面积S1＝L2＝(0.20)2 m2＝4.0×10－2 m2.穿过线圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2 Wb＝2.0×10－2 Wb截面形状为圆形时，其半径r＝4L/2π＝2L/π.截面积大小S2＝π(2L/π)2＝16/(100π) m2.穿过线圈的磁通量Φ2＝BS2＝0.50×16/(100π) Wb≈2.55×10－2 Wb.所以，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2 Wb＝5.5×10－3 Wb.答案：5.5×10－3 Wb
　 如下图所示，正方形线圈在通电长直导线的磁场中运动：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外)，D从纸面向外做平动，E向上平动(E线圈有个缺口)，判断线圈中有没有感应电流．
解析：在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通量都是垂直纸面向里的，对直线电流来说，离电流越远，磁场就越弱．A向右平动．穿过线圈的磁通量没有变化，故A线圈中没有产生感应电流．B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电动势和感应电流．C绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化，必产生感应电动势和感应电流．D离开纸面向外，线圈中磁通量减少，故情况同B、C.E向上平移，穿过线圈的磁通量增加，故产生感应电动势，但由于线圈没有闭合，因此无感应电流．答案：B、C、D中产生感应电流，A、E中不产生感应电流．
2.如右图所示，闭合圆导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径．试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流(　　)A．使线圈在其平面内平动或转动B．使线圈平面沿垂直纸面方 向向纸外平动C．使线圈以ac为轴转动D．使线圈以bd为轴稍做转动
解析：根据产生感应电流的条件可知：只需要使穿过闭合回路的磁通量发生变化，就能在回路中产生感应电流．线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，根据前面分析ΔΦ＝B·ΔS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0，则磁通量一定要改变，回路中一定有感应电流产生．当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此ΔS＝0，因而无感应电流产生；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流；当线圈以bd为轴稍作转动，则线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流．故选D.答案：D
1．(2011年北京西城)许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献．下列表述正确的是(　　)A．开普勒测出了引力常量B．法拉第发现了电磁感应现象C．安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式D．库仑总结并确认真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
解析：引力常量是由卡文迪许利用扭秤实验测得的，选项A错误；磁场对运动电荷的作用力公式是由洛伦兹提出的，选项C错误，正确答案为BD.答案：BD
7．如右图所示，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为轴转动(小于60°)D．以ad为轴转动(小于90°)
解析：考查线圈中是否产生感应电流，必先分析回路中有没有磁通量的变化．将线圈左右移动，使线圈中存在匀强磁场的面积发生变化，故有感应电流产生．上下移动线圈时，B与S均未发生变化，故无感应电流产生．若以ab为轴转动，B与S的夹角发生变化，同样以ad为轴转动时，B与S夹角发生变化引起磁通量的变化．故选A、C、D.答案：ACD