电磁感应现象的两类情况.doc

扬中市第二高级中学2014-2015学年度高二物理导学案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。会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小。3了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。【自主学习导航】一、电磁感应现象中的感生电场静止于磁场中的闭合电路，当磁场强弱变化时，电路中将产生电动势，扮演“非静电力”的是什么力？变化的磁场在空间激发_电场，闭合导体中的自由电荷在这个电场力的作用下定向移动，产生感应电流和感应电动势，可见“非静电力”就是“感生”电场对自由电荷的作用力。成功发现：1感生电场(1)定义：变化的_在周围空间激发的电场。(2)方向：与感应电流方向相同，用_定律判定。2感生电动势(1)定义：由感生电场产生的电动势。(2)产生原因：_对自由电荷的作用。二、电磁感应现象中的洛伦兹力导体切割磁感线运动，导体中将产生电动势，扮演“非静电力”的又是什么力？如图甲所示，导体棒CD在磁场中向右匀速运动(为方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷)，自由电荷随导体棒运动，因此受到的洛伦兹力的方向大致指向_端。自由电荷在洛伦兹力的作用下沿导体棒移动，因而_端带正电荷， _ 端带负电荷，因此， _ 端电势高，如图乙所示。在C、D两端积累的电荷在导体棒中产生电场，自由电荷在向C端运动的过程中，既受洛伦兹力，又受电场力，当电场力与洛伦兹力_时，自由电荷停止向C端移动。如果用导线与磁场外的用电器相连，导体棒中的电流方向为从_到_。成功发现：1动生电动势(1)定义：导体在磁场中_时产生的电动势。(2)产生原因：_对自由电荷的作用。2.切割磁感线运动的导体棒相当于_。【典例精析】例1（多选）如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场。设运动过程中小球带电荷量不变，那么 ( )A小球对玻璃圆环的压力一定不断增大 B小球所受的磁场力一定不断增大C小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动D磁场力对小球一直不做功例2如图所示，l1=0.5m，l2=0.8m，回路总电阻为R=0.2，M=0.04kg，导轨光滑，开始时磁感应强度B0=1T，现使磁感应强度以T/s的变化率均匀地增大，试求当t为多少时M刚好离开地面。（g取10m/s2）例3如图所示，竖直固定的光滑U形金属导轨MNOP每米长度的电阻为r，MN平行于OP，且相距为l，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨所在平面垂直有一质量为m、电阻不计的水平金属杆ab可在导轨上自由滑动，滑动过程中与导轨接触良好且保持垂直。将ab从某一位置由静止开始释放后，下滑h高度时速度达最大，在此过程中，电路中产生的热量为Q，以后设法让杆ab保持这个速度匀速下滑，直到离开导轨为止。求：(1)金属杆匀速下滑时的速度。(2)匀速下滑过程中通过金属杆的电流I与时间t的关系。【课堂达标检测】1（多选）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，所以动生电动势与洛伦兹力无关C感生电场是由变化的磁场激发而产生的D感生电场的方向可以用楞次定律和安培定则来判定2（单选）在倾角为的两平行光滑长直金属导轨的下端，接有一电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计，有一匀强磁场与两金属导轨平面垂直，方向垂直于导轨面向上。质量为m，电阻可不计的金属棒ab，在沿着导轨面且与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h，如图所示。则在此过程中 ( )A恒力F在数值上等于mgsinB恒力F对金属棒ab所做的功等于mghC恒力F与重力的合力对金属棒ab所做的功等于电阻R上释放的焦耳热D恒力F与重力的合力对金属棒ab所做的功等于零3（多选）如图所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑导轨（电阻不计）匀速滑到ab位置，若v1:v2=1:2，则在这两次过程中（ ）A回路电流I1;I2=1:2B产生的热量Q1:Q2=1:2C通过任一截面的电荷量q1:q2=1:2D外力的功率P1:P2=1:24如图甲所示，在匀强磁场中，与磁感应强度B成30角放置一边长L=10cm的正方形线圈，共100匝，线圈电阻r=1，与它相连的电路中，电阻R1=4，R2=5，电容C=10F，磁感应强度的变化如图乙所示，开关S在t=0时闭合。求：(1)t=1s时R2中的电流的大小。(2)S断开后，流过R2的电荷量。【课后巩固练习】1(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是 ( )A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2.（单选）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以角速度匀速转动，则外力做功的功率是 ( )A B C D3.（单选）如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经时间t到达竖直位置，产生热量为Q，若重力加速度为g，则ab边在最低位置所受安培力大小等于 ( )A BBL C D4（多选）如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨PP、QQ倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则 ( )A金属棒ab最终可能匀速下滑B金属棒ab一直加速下滑C金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势D带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动5如图所示，正方形闭合线圈边长为0.2m，质量为0.1kg，电阻为0.1，在倾角为30的斜面上的砝码质量为0.4 kg，匀强磁场磁感应强度为0.5T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动。(g取10m/s2)(1)求线圈匀速上升的速度；(2)在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功？(3)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？6水平面上两根足够长的金属导线平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接，导轨上放一质量为m的金属棒(如图甲所示)，金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下，用与导轨平行的恒定拉