江苏省东台市高中物理第四章电磁感应4.5电磁感应定律的应用导学案新人教版.docx

45电磁感应定律的应用班级 姓名 ， 1课时 使用时间 一 学习目标 1知道感生电动势和动生电动势2理解感生电动势和动生电动势的产生机理重点：感生电动势与动生电动势的概念。难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。二、自学检测1、感生电场：由于 的变化而激发的电场叫感生电场。2、感生电动势： 概念：感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力，由感生电场而产生的电动势叫做 电动势； 计算公式： 。三、合作探究任务（一感应电场与感生电动势投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。（1）感生电场：由于 的变化而激发的电场叫感生电场。（2）感生电动势： 概念：感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力，由感生电场而产生的电动势叫做 电动势； 计算公式：。例题：教材P19，例题分析任务（二）洛伦兹力与动生电动势思考与讨论：1如图所示，导体棒CD在均匀磁场中运动。（1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合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，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？为什么？ （3）导体棒的哪端电势高？（4）如果用导线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？一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫 电动势。2如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。3安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力不做功，而安培力在这里做了负功，这不矛盾吗？请分析右图，洛伦兹力及其两个分力已经在图中标出，哪个力对应安培力？哪个力对应电动势的非静电力？3总结归纳：在电磁感应现象中产生的电动势，按其产生的原因不同可分为两种；导线切割磁感线运动时，由于S变化而引起磁通量变化产生的感应电动势称为动生电动势由于磁场中磁感强度B的变化而引起磁通变化产生的感应电动势称感生电动势高中阶段把这两种情况统称为感应电动势R1 R2V【例题1】如图所示，在宽为05m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r=06的直导体，在导轨的两端分别连接两个电阻R1=4、R2=6，其它电阻不计。整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强度B=01T。当直导体在导轨上以V=6m/s的速度向右运动时， 求：直导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小。【例题2】如图所示，用带有绝缘外皮的导线制成一个圆环，环内用完全相同的导线折成一个圆内接正四边形，把它们放在一个均匀变化的磁场中，已知圆环中产生的感应电流为mA，试求内接正四边形中产生的感应电流为多大？（设圆环内及正四边形的电流磁场不影响外磁场的变化）【例题3】如图所示，长L1宽L2 的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直求：将线圈以向右的速度 匀速拉出磁场的过程中，求：（1）拉力 F大小 （2）拉力的功率 P （3）拉力做的功W （4）线圈中产生的电热 Q（5）通过线圈某一截面的电荷量 q R MNF【当堂训练】1、如图所示，在宽为L的水平平行光滑导轨上垂直导轨放置一个直导体棒MN，在导轨的左端连接一个电阻R，其它电阻不计，设导轨足够长。整个装置处在垂直导轨竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。当直导体棒受到一个垂直导轨水平向右的恒力F作用由静止开始在导轨上向右运动时，试确定直导体棒的运动情况及其最大速度Vm。2、一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中的感应电流增加一倍，下述方法可行的是：（ ）A使线圈匝数增加一倍 B使线圈截面积增加一倍C使线圈匝数减少一半 D使磁感应强度的变化率增大一倍3、MN与PQ为足够长的光滑金属导轨，相距L=05m，导轨与水平方向成=30放置。匀强磁场的磁感应强度B=04T，方向与导轨平面垂直指向左上方。金属棒ab、cd放置于导轨上（与导轨垂直），质量分别为mab=01kg和mcd=02kg，ab、cd的总电阻为R=02（导轨电阻不计）。当金属棒ab在外力的作用下以15m/s的速度沿导轨匀速向上运动时，求（1）当ab棒刚开始沿导轨匀速运动时，cd棒所受安培力的大小和方向。（2）cd棒运动时能达到的最大速度。四、检测清盘1以下说法正确的是：（ ）A用公式E = BLV求出的是电动势的瞬时值；B用公式E = BLV求出的电动势，只限于磁场方向和导线运动方向及导线方向三者互相垂直的情况；C用E = n（/t）求出的电动势是t内的平均电动势；D用E = n（/t）求出的电动势是t时刻的即时电动势。2在垂直于匀强磁场的平面内，固定着同种导线制成的同心金属圆环A、B，环半径为RB=2RA。当磁场随时间均匀变化时，两环中感应电流IA：IB为（ ）A1：2 B2：1 C1：4 D4：13一根长L040m的直导线，在磁感应强度B05T的匀强磁场中运动，设直导线垂直于磁感线，运动方向跟磁感线也垂直，那么当直导线的速度为_m/s时，该直导线中感应电动势的大小才能为15V。Oa4如图所示匀强磁场方向水平向外，磁感应强度B020T，金属棒Oa长L060m，绕O点在竖直平面内以角速度100rad/s顺时针匀速转动，则金属棒中感应电动势的大小是_。5在磁感应强度B为04T的匀强磁场中，让长02m的导体ab在金属框上以6m/s的速度向右移动，如图所示，此时ab中感应电动势的大小等于_V；如果R16，R2=3，其他部分的电阻不计，则通过ab的电流大小为_A。6如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根L=04m的金属棒 ab，其电阻r=01框架左端的电阻R=04垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=01T当用外力使棒ab以速度v=5ms右移时，ab棒中产生的感应电动势E=_，通过ab棒的电流I=_，ab棒两端的电势差Uab=_，在电阻R上消耗的功率PR=_W，在ab棒上消耗的发热功率Pr=_W，切割运动中产生的电功率P=_W 。7如图所示，在匀强磁场中，导体ab与光滑导轨紧密接触，ab在向右的拉力F作用下以速度v做匀速直线运动，当电阻R的阻值增大时，若速度v不变，则 （ ）AF的功率减