高中物理《电磁感应现象的两类情况》学案 新人教版选修3-2

1、山东省新泰市汶城中学高二物理选修3-2电磁感应现象的两类情况学案 人教版自主体验一、电磁感应现象中的感生电场1电磁场理论与感生电场：(1)电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场由19世纪60年代的_提出 (2)感生电场：变化的磁场周围所产生的电场2感应电动势：(1)感应电动势：感生电场中的导体正是在_的作用下，自由电荷发生定向移动，形成_或_. (2)非静电力就是_对自由电荷的作用二、电磁感应现象中的洛伦兹力1.动生电动势：导体在磁场中_运动时产生的电动势2.产生原因：由于导体中的自由电子受到_作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是_ 3.切割导体的特点：运动的导体是

2、_，所在的电路是_电路知识探究一、感生电动势1产生机理：如图所示，当磁场变化时，产生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的曲线如果空间存在闭合导体，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，或者说导体中产生了感应电动势2特点：(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的.(2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关.3方向判定：感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路)中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断.二、动生电动势1产生机理：一段导体在做切割磁感线运动时，导体内自由电荷随导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力，自由电荷在洛伦兹力作用下产生定向移动，这样自由电荷在导

3、体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势，此时若电路闭合，则电路中产生感应电流说明：(1)当电路不闭合时，切割磁感线的导体两端积聚电荷，则在导体内产生附加电场，电荷在受洛伦兹力的同时也受电场力作用 (2)电动势的产生与电路是否闭合无关2方向判定：动生电动势的方向用右手定则来判定，即“四指”指电动势的方向3对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解：(1)运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，如图所示因此，导体中的电子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为F合ev合B，F合与合速度v合 垂直(2)从做功角度分析，由于F合与v合垂直

4、，它对电子不做功，更具体地说，F合的一个分量是F1evB，这个分力做功，产生动生电动势F合的另一个分量是F2euB，阻碍导体运动做负功可以证明两个分力F1和F2所做的功的代数和为零结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力F2所做的功通过另一个分力F1转化为能量 .4-5-1.典例剖析题型一：感应电场方向的判断【例1】如图1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总结反思过程中小球带电荷量不变，那么()A小球

5、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 图1C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题型二：感生电动势的计算【例2】如图2所示，L10.5 m，L20.8 m，回路总电阻为R0.2 ，M0.04 kg，导轨光滑，开始时磁场B01 T现使磁感应强度以B/t=0.2 T/s的变化率均匀地增大，试求：当t为多少时，M刚离开地面？(g取10 m/s2) 图2A变式训练1：如图3所示的匀强磁场中，有两根相距20 cm固定的平行金属光滑导轨MN和PQ.磁场方向垂直于MN、PQ所在平面导轨上放置着ab、cd两根平行的可动金属细棒在两棒中点OO之间拴

6、一根40 cm长的细绳，绳长保持不变设磁感应强度B以1.0 T/s的变化率均匀减小，abdc回路的电阻为0.50 .求：当B减小到10 T时，两可动边所受磁场力和abdc回路消耗的功率 图3 题型三：动生电动势的计算【例3】如图所示，三角形金属框架MON平面与匀强磁场B垂直，导体ab能紧贴金属框架运动，且始终与导轨ON垂直当导体ab从O点开始匀速向右平动时，速度为v0，试求bOc回路中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式变式训练2：如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R(恒定不变)，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是()Aab

7、杆中的电流与速率v成正比B磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C电阻R上产生的电热功率与速率v的平方成正比D外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成正比题型四：电磁感应的图象问题A【例4】如图右甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁应强度B随时间变化的规律如图乙所示，若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列it图中正确的是() .4-5-2.变式训练3：如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L，纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t0时

8、刻恰好位于图4512所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在图4513中，能够正确表示导线框的电流位移(Ix)关系的是()课堂练习1下列说法中正确的是()A感生电场是由变化的磁场产生B恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向2如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v抛出，且棒与磁场垂直，设棒在落下的过程中方向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动的过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A越来越大 B越来越小 C保持不变 D无法判断课后练习1某空间出现了

9、如图1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 图1 图22如图2所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，当磁场突然减弱时，则两端点的电势( )AN点电势高 BM点电势高C若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180的过程中，N点电势高 D若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180的过程中，M点电势高A3在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图3甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t发生如图乙所示变化时，下图中正确表示线圈中感应电动势E变化

10、的是() 图3 .4-5-3.总结反思4如图4所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是()A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B动生电动势的产生与洛伦兹力有关C动生电动势的产生与电场力有关D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的A5光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图5所示，抛物线的方程 图4为yx2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m的小金属块从抛物线yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv2 图5 6如图6所示，将匀强磁场中的线圈(正方形，边长为L)以不同的速度v1和v2匀速拉出磁场，线圈电阻为R，那么两次拉出过程中，外力做功之比W1W2_.外力做功功率之比P1P2_.7如图所示，长为L0.2 m、电阻为r0.3 、质量为m0.1 kg的金属棒CD垂直放在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也为L，棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R0.5 的电阻，量程为03.0 A的电