【金牌学案】年高中物理 第四章 5 电磁感应现象的两类情况课件 新人教选修32

5电磁感应现象的两类情况知识点1感生电场与感生电动势1．感生电场(1)定义：变化的磁场在周围空间所激发的电场．(2)方向：就是感生电流的方向，用楞次定律判断．(3)电场线：是闭合的曲线．

2．感生电动势 (1)定义：由感生电场产生的电动势．感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力． (2)感生电动势大小由法拉第电磁感应定律求得，即：(3)感生电场是产生感生电动势的原因．3．应用实例：电子感应加速器(1)电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备，如图4－5－1所示．图4－5－1

(2)原理：它的柱形电磁铁在两极间产生磁场．在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道．当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场．射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速．知识点2洛伦兹力与动生电动势

1．定义：由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应电动势．动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力． 2．动生电动势与洛伦兹力有关，因为洛伦兹力总是与电荷的运动方向垂直，所以洛伦兹力始终不做功． 3．动生电动势的大小可用E＝Blvsinθ，该公式适用于匀强磁场，直导线既垂直于磁感应强度B，又垂直于速度v.式中θ是v与B的夹角．Bsinθ可看作B在垂直于v方向上的分量B⊥，vsinθ可看作v在B方向上的分量v⊥.感生电动势动生电动势特点闭合回路的任何部分都不动，空间磁场变化导致回路中磁通量变化磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量变化原因由于B变化引起回路中Φ变化由于S变化引起回路中Φ变化非静电力的来源变化磁场在它周围空间激发感生电场，非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势非静电力是洛伦兹力的分力，由洛伦兹力对运动电荷作用而产生电动势方向判断楞次定律楞次定律或右手定则知识点3感生电动势与动生电动势的区别

【例1】如图4－5－2所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0＝0.10Ω/m，导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l＝0.20m．有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间t的关系为B＝kt，比例系数k＝0.020T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直．在t＝0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t＝6.0s时金属杆所受的安培力．图4－5－2

1．(双选)如图4－5－3所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是()图4－5－3A．磁场变化时，会在空间中激发一种电场B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力D．以上说法都不对解析：变化的磁场产生电场，处在其中的导体，其内部的自由电荷在电场力作用下定向移动形成电流．答案：AC题型1感生电电动势势的应应用【例2】内壁光光滑，，水平平放置置的玻玻璃圆圆环内内，有有一直直径略略小于环环口直直径的的带正正电小小球，，以速速度v0沿逆时时针方方向匀匀速转转动，，如图4－－5－－4所所示示，若若在此此空间间突然然加上上方向向竖直直向上上、磁磁感应强度度B.随时时间成成正比比增加加的变变化磁磁场，，设运运动过过程中中小球球带电量不不变，，则正正确的的是()图4－5－4A．小小球对对玻璃璃环的的压力力一定定不断断增大大B．小小球受受到的的磁场场力一一定不不断增增大C．小小球先先沿逆逆时针针方向向减速速运动动一段段时间间后沿沿顺时时针方方向加速速运动动D．磁磁场力力对小小球先先做负负功后后做正正功解析：：空间突突然加加上方方向竖竖直向向上、、磁感感应强强度B随时间间成正比比增加加的变变化磁磁场，，在此此空间间激发发感生生电场场，由由于感感应电电流的磁磁场方方向向向下，，由安安培定定则可可知，，感生生电场场的方方向从从上往往下看顺顺时针针，感感生电电场对对电荷荷的作作用力力与电电荷的的运动动方向向相反反，所以小小球先先沿逆逆时针针方向向减速速运动动一段段时间间后沿沿顺时时针方方向加加速运动动．答案：：C2．在在竖直直向上上的匀匀强磁磁场中中，水水平放放置一一个不不变形形的单单匝金属圆圆线圈圈，规规定线线圈中中感应应电流流的正正方向向如图图4－5－5甲甲所示，当当磁场场的磁磁感应应强度度B随时间间t如图乙乙变化化时，，下列列选项项)中正确确表示示线圈圈中感感应电电动势势E变化的的是(图4－5－5答案：：A题型2动生电电动势势的应应用【例3】如图4－5－－6所所示示，用用粗细细相同同的铜铜丝做做成边边长分分别为L和2L的两只只闭合合线框框a和b，以相同的的速度从磁磁感应强度度为B的匀强磁场场区域中匀匀速地拉到到磁场外，，不考虑线线框的动能变变)化，若外力力对环做的的功分别为为Wa、Wb，则Wa∶Wb为(图4－5－6A．1∶4C．1∶1B．1∶2D．不能确确定答案：A3.(2011年湛江调研研)如图4－5－7所示，，在磁感应应强度B＝1.2T的匀强强磁场中，，让导体PQ在U型型导轨上以以速度v0＝10m/s向右右匀速滑动动，两导轨轨间距离L＝0.5m，则产产生的感应应)D电动势的大大小和PQ中的电流方方向分别为为(图4－5－7A．0.6V，由由P向QC．6V，由P向QB．0.6V，由由Q向PD．6V，由Q向P题型3电磁感应与与力学的综综合应用【例4】如图4－5－8所所示，有有两根足够够长、不计计电阻，相距距L的平行光滑滑金属导轨轨cd、ef与水平面成成θ角固定放置置，底端接接一阻值为R的电阻，在在轨道平面面内有磁感感应强度为为B的匀强磁场，方向垂垂直轨道平平面斜向上上．现有一一平行于ce、垂直于导导轨、质量为m、电阻不计计的金属杆杆ab，在沿轨道道平面向上上的恒定拉拉力F作用下，从从底端ce由静止沿导导轨向上运运动，当ab杆速度达到稳定后后，撤去拉拉力F，最后ab杆又沿轨道匀速回回到ce端．已知ab杆向上和向向下运动的最最大速度相相等．求拉拉力F和杆ab最后回到ce端的速度v.图4－5－8解：当ab杆沿导轨上上滑达到最最大速度v时，其受力力如图4－5－9所示图4－5－9由平衡条件件可知F－FB－mgsinθ＝0①又FB＝BIL②4．如图4－5－－10所所示，宽度度为L的足够长的的平行金属属导轨MN、PQ的电电阻阻不不计计，，垂垂直直导导轨轨水水平平放放置置一一质质量量为为m电阻阻为为R的金金属属杆杆CD，整整个个装装置置处处于于垂垂直直于于导导轨轨平面面的的匀匀强强磁磁场场中中，，导导轨平平面面与与水水平平面面之之间间的夹夹角角为为θ，金金属属杆杆由由静静止止开开始始下下滑