2019-2020学年高中物理45电磁感应两类情况学案（含解析）新人教版选修3-2.docxVIP

5电磁感应现象的两类情况

学习目标

1.了解感生电场,会解释感生电动势的产生原因.

2.了解动生电动势的产生条件和洛伦兹力的关系.

3.掌握两种感应电动势的区别与联系,会应用分析实际问题.

4.了解电磁感应规律的一般应用,会分析科技实例.

自主探究

1.电源是通过做功把其他形式能转化为电能的装置.

2.如果电源移送电荷q时,非静电力所做的功为W,那么W与q的,叫做电源的电动势.定义式为E=.

3.电动势的作用实际上是某种对自由电荷的作用.

4.在电磁感应现象中,扮演了非静电力的角色.

合作探究

一、电磁感应现象中的感生电场

自主学习:阅读课本P19的内容,学习感生电动势的知识.

一个闭合电路静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,闭合电路内产生了感应电动势,我们称之为感生电动势.

提出问题:

(1)电流是怎样产生的?

(2)自由电荷为什么会运动?

问题探究:现代科学研究中常用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备.它的基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动.电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生感生电场使电子加速.右图为俯视图,如果从上向下看,电子沿逆时针方向运动.

当电磁铁线圈的电流方向与图示方向一致时,电流的大小应该怎样变化才能使电子加速?

归纳总结:

1.磁场变化时会在空间激发,闭合导体中的在电场力的作用下定向运动,产生感应电流,即产生了感应电动势.

2.由感生电场产生的感应电动势称为.

3.感生电场的方向可以根据判断.

二、电磁感应现象中的洛伦兹力

自主学习:阅读课本P20的电磁感应现象中的洛伦磁力的相关内容,思考讨论下列问题.

(1)导体棒中的自由电荷受到什么力的作用?(注意导体棒中的自由电荷是带负电的电子)它将沿导体棒向哪个方向运动?

(2)导体棒的哪端电势比较高?

(3)如果导体棒一直运动下去,自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去?

归纳总结:一段导线在做切割磁感线的运动时,相当于一个,通过上面的分析可以看到,这时非静电力与有关.

课堂检测

1.下列说法中正确的是()

A.动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的

B.因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功,所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的

C.动生电动势的方向可以由右手定则来判定

D.导体棒切割磁感线产生感应电流,受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反

2.一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直.先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍.接着保持增大后的磁感应强度不变,在1s时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半.先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为()

A.12 B.1 C.2 D.4

3.如图所示,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,MN线与线框的边成45°角.E、F分别为PS与PQ的中点.关于线框中的感应电流,正确的说法是()

A.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

4.如图所示,在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽,有一带正电小球质量为m,电荷量为q,在槽内沿顺时针做匀速圆周运动,现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场,且B逐渐增加,则()

A.小球速度变大

B.小球速度变小

C.小球速度不变

D.以上三种情况都有可能

5.如图所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中,棒上感应电动势E随时间t变化的图象可能正确的是()

6.如图所示,一个由导体做成的矩形线圈,以恒定速率v运动,从无磁场区域进入匀强磁场区,磁场宽度大于矩形线圈的宽度da,然后从右侧离开磁场区域,若取逆时针方向的电流为正方向,那么下列选项中能正确地表示回路中电流对时间的函数关系的是()

7.如图所示,平行导轨间距为d,左端跨接一个电阻R,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于平行金属导轨所在平面.一根金属棒与导轨成θ角放置,金属棒与导轨的电阻均不计且金属棒足够长.当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时,通过电阻R的电流为()

A.BdvR B.BdvsinθR

C.BdvcosθR D.BdvRsinθ

8.如图所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻为细金属环电阻的二分之一