高中物理 第四章 电磁感应 4.5 电磁感应现象的两类情况1学案新人教版选修3-2

1、4.5 电磁感应现象的两类情况【学习目标】1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小.2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系.3.知道公式En与EBlv的区别和联系，能够应用两个公式求解感应电动势一、电磁感应现象中的感生电场问题设计如图1所示，B增强，那么就会在B的周围产生一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势图1(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？要点提炼1感生电场磁场变化

2、时会在周围空间激发一种 ，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把这种电场叫做 2感生电动势(1)定义：由感生电场产生的感应电动势称为 (2)大小：En.(3)方向判断： 和右手螺旋定则二、电磁感应现象中的洛伦兹力问题设计如图2所示，导体棒CD在均匀磁场中运动图2(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力导体中自由电荷相对纸面的运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷(2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去？为什么？(3)导体棒的哪端电势比较高？如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？要点提

3、炼动生电动势1产生：导体切割磁感线时，如果磁场不变化，空间就不存在 ，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着导体棒切割磁感线的运动而受到 ，这种情况下产生的电动势称为 这时的非静电力与 有关2大小：EBlv(B的方向与v的方向垂直)3方向判断： 三、En和EBlv的选用技巧产生感应电动势的方式有两个：一是磁场变化引起磁通量变化产生感应电动势En，叫感生电动势；另一个是导体切割磁感线运动产生感应电动势EBlv，叫动生电动势1En适用于任何情况下平均感应电动势的求法，当t0时，E为 值2EBlv是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式(1)当v为平均速度时，E为 感应电动势(2)当v

4、为瞬时速度时，E为 感应电动势3当同时存在感生电动势与动生电动势时，总电动势等于两者的 两者在方向相同时 ，方向相反时 (方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向)四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算问题设计一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端以角速度在垂直于磁场的平面内匀速转动，求OA两端产生的感应电动势一、对感生电场的理解例1 某空间出现了如图3所示的一组闭合的电场线，这可能是( )图3A沿AB方向磁场在迅速减弱 B沿AB方向磁场在迅速增强C沿BA方向磁场在迅速增强 D沿BA方向磁场在迅速减弱二、动生电动势的理解与应用例2 在北半球上，地磁场竖直分量向下飞机在我国上

5、空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为1，右方机翼末端处电势为2，则( )A若飞机从西往东飞，1比2高 B若飞机从东往西飞，2比1高C若飞机从南往北飞，1比2高 D若飞机从北往南飞，2比1高三、En和EBlv的选用技巧例3 如图4所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2 ，磁场的磁感应强度为0.2 T问：图4(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？

6、(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算例4 长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度做匀速转动，如图5所示，磁感应强度为B.求：图5(1)金属棒ab的平均速率；(2)a、b两端的电势差；(3)经时间t金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？1(对感生电场的理解)在下列选项所示的四种磁场变化情况中能产生恒定的感生电场的是( )错误！未找到引用源。2(En与EBlv的选用技巧)如图6所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于回路所在

7、的平面回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( )图6A感应电流方向不变 BCD段直导线始终不受安培力C感应电动势最大值EmBav D感应电动势平均值Bav3(导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算)如图7所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为 ( )图7A.BR2 B2BR2 C4BR2 D6BR2题组一 感生电场和感生电动势1在空间某处存在一变化的磁场，则 ( )A在磁场中放一闭合线圈，

8、线圈中一定会产生感应电流B在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定会产生感应电流C在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场D在磁场中放不放闭合线圈，在变化的磁场周围都会产生电场2.如图1所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将 ( )图1A沿顺时针方向运动 B沿逆时针方向运动C在原位置附近往复运动 D仍然保持静止状态3如图2甲所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S.在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示则在0

9、t0时间内电容器 ( )图2A上极板带正电，所带电荷量为B上极板带正电，所带电荷量为C上极板带负电，所带电荷量为D上极板带负电，所带电荷量为题组二 动生电动势及有关计算4.如图3所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面向里，MN边界与线框的边QR所在的水平直线成45角，E、F分别是PS和PQ的中点关于线框中的感应电流，正确的说法是( )图3A当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大B当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大C当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大D当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大5如图4所示，导体棒ab长为4L，

10、匀强磁场的磁感应强度为B，导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度匀速转动，a与O的距离很近则a端和b端的电势差Uab的大小等于 ( ) 图4A2BL2 B4BL2 C6BL2 D8BL26.一直升机停在南半球的地磁极上空该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图5所示，如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则( )图5AEfl2B，且a点电势低于b点电势 BE2fl2B，且a点电势低于b点电势CEfl2B，且a点电势高于b点电势 DE2f

11、l2B，且a点电势高于b点电势7如图6甲为列车运动的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到控制中心，如图乙所示则列车的运动情况可能是( )图6A匀速运动 B匀加速运动 C匀减速运动 D变加速运动8法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机如图7所示，用紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转下列说法正确的是( )图7A回路中电流的大小变化，方向不变 BB回路

12、中电流的大小不变，方向变化C回路中电流的大小和方向都周期性变化D回路中电流的方向不变，从b导线流进电流表题组三 En与EBlv的选用技巧及综合应用9.如图8所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为( )图8A. B. C. D.10.可绕固定轴OO转动的正方形线框的边长为L，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的时间为t，此时ab边的速度为v.设线框始终处在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图9所示，试求：图9(1)这个过程中回路中的感应电动势；(2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势11如图10甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d0.5 m右端接一阻值为4 的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按如图乙规律变化CF长为2 m在t0时，金属棒从图中位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中，小灯泡亮度始终不变已知ab金属棒电阻为1 ，求：图1