《动生现象分析》学习任务单

1、动生现象分析学习任务单【学习目标】1.从“运动和相互作用观念”出发认识动生电动势。2.了解动生电动势的产生与洛伦兹力的关系。3.从两个角度了解转动切割时产生的动生电动势大小。【课前预习任务】1.人教版选修3-2第四章电磁感应第5节电磁感应的两类现象2.复习法拉第电磁感应定律3.复习楞次定律和右手切割定则4.复习左手定则【课上学习任务】一、导体棒直线切割问题分析分析讨论：如图6-1所示，闭合导体线框MNPQ处于匀强磁场中，磁感应强度是B，其中一部分导体ab长L，正在以速度v匀速切割磁感线，试分析下列问题：图6-1（1） 回路中哪一段导体相当于电源？（2） 该电源产生的感应电流方向如何？M、N哪一

2、点电势高？（3） 试画出图6-1对应的等效电路。（4） 试推导该回路产生的感应电动势大小？（5） 若轨道宽度仍未L，导体棒MN按下列方式运动，如图6-3甲、乙，回路中产生的感应电动势大小如何表示？ 甲 乙图6-3（6） 上述几种情况下，导体棒MN所受安培力方向如何？例1.如图6-7所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻不计，在M和P之间接有R=3.0的定值电阻，质量m0.01kg导体棒长ab=0.5m，其电阻为r=1.0，与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，B=0.4T。使ab在恒定外力F作用下从静止开始运动，最终导体棒以v=10ms的速

3、度向右做匀速运动。试分析以下问题：图6-7（1） 闭合导体回路中，哪一段导体相当于电源？其正负极分别是哪一端？（2）稳定后闭合导体回路中的电流多少?（3）稳定后ab两点间的电压多少?（4）稳定后维持ab做匀速运动的外力多少?（5）稳定后外力做功的功率是多少？（6）稳定后ab向右运动1m的过程中,外力做的功是多少?（7）稳定后回路中产生的热量Q1是多少?（8）试分析说明导体棒从静止到达到匀速运动之前的运动规律？（9）撤去外力后，回路中还能产生多少焦耳热Q2？二、动生电动势与洛伦兹力的关系下面我们从微观上思考下面的问题。为了研究方便，我们假定导体回路中自由移动的电荷带正电：（1）试画出图6-1情景

4、中导体棒内自由电荷相对于屏幕运动的大致方向？（2）上述回路中正电荷定向移动过程中所受洛伦兹力的方向？三、导体棒转动切割磁感线问题分析分析讨论：如图6-13所示，长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆OA杆产生的感应电动势大小，并判断O、A两点电势的高低。图6-13例2一直升飞机停在北半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向下，磁感应强度为B，直升飞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6-15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6-15AE=fl2B，且a点电势低于b点电势 BE=2fl2B，且a点电势低于b点电势 CE=fl2B，且a点电势高于b点电势 DE=2fl2B，且a点电势高于b点电势例3.如图6-17所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指剪开拉直时的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面。环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为R2的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面