人教版高中物理选修32学案45 电磁感应现象的两类情况1 Word版缺答案.docx

人教版高中物理选修32学案45 电磁感应现象的两类情况1 Word版缺答案.docx

《人教版高中物理选修32学案45 电磁感应现象的两类情况1 Word版缺答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修32学案45 电磁感应现象的两类情况1 Word版缺答案.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

人教版高中物理选修32学案45电磁感应现象的两类情况1Word版缺答案

学案8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.

3.知道公式E＝n

与E＝Blv的区别和联系，能够应用两个公式求解感应电动势．

一、电磁感应现象中的感生电场

[问题设计]

如图1所示，B增强，那么就会在B的周围产生一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，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，或者说导体中产生感应电动势．

图1

（1）感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？

如何判断感生电场的方向？

（2）上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？

[要点提炼]

1．感生电场

磁场变化时会在周围空间激发一种，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把这种电场叫做．

2．感生电动势

（1）定义：

由感生电场产生的感应电动势称为．

（2）大小：

E＝n

.

（3）方向判断：

和右手螺旋定则．

二、电磁感应现象中的洛伦兹力

[问题设计]

如图2所示，导体棒CD在均匀磁场中运动．

图2

（1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体中自由电荷相对纸面的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，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去？

为什么？

（3）导体棒的哪端电势比较高？

如果用导线把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？

[要点提炼]

动生电动势

1．产生：

导体切割磁感线时，如果磁场不变化，空间就不存在，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着导体棒切割磁感线的运动而受到，这种情况下产生的电动势称为．这时的非静电力与有关．

2．大小：

E＝Blv（B的方向与v的方向垂直）．

3．方向判断：

．

三、E＝n

和E＝Blv的选用技巧

产生感应电动势的方式有两个：

一是磁场变化引起磁通量变化产生感应电动势E＝n

，叫感生电动势；另一个是导体切割磁感线运动产生感应电动势E＝Blv，叫动生电动势．

1．E＝n

适用于任何情况下平均感应电动势的求法，当Δt→0时，E为值．

2．E＝Blv是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式．

（1）当v为平均速度时，E为感应电动势．

（2）当v为瞬时速度时，E为感应电动势．

3．当同时存在感生电动势与动生电动势时，总电动势等于两者的．两者在方向相同时，方向相反时．（方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向）

四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算

[问题设计]

一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端以角速度ω在垂直于磁场的平面内匀速转动，求OA两端产生的感应电动势．

一、对感生电场的理解

例1

某空间出现了如图3所示的一组闭合的电场线，这可能是（）

图3

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

二、动生电动势的理解与应用

例2

在北半球上，地磁场竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处电势为φ2，则（）

A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高

C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高

三、E＝n

和E＝Blv的选用技巧

例3

如图4所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2Ω，磁场的磁感应强度为0.2T．问：

图4

（1）3s末夹在导轨间的导体长度是多少？

此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？

回路中的电流为多少？

（2）3s内回路中的磁通量变化了多少？

此过程中的平均感应电动势为多少？

四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算

例4

长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图5所示，磁感应强度为B.求：

图5

（1）金属棒ab的平均速率；

（2）a、b两端的电势差；

（3）经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？

此过程中平均感应电动势多大？

1．（对感生电场的理解）在下列选项所示的四种磁场变化情况中能产生恒定的感生电场的是（）

错误！

未找到引用源。

2．（E＝n

与E＝Blv的选用技巧）如图6所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（）

图6

A．感应电流方向不变B．CD段直导线始终不受安培力

C．感应电动势最大值Em＝BavD．感应电动势平均值

＝

πBav

3．（导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算）如图7所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为（）

图7

A.

BωR2B．2BωR2C．4BωR2D．6BωR2

题组一感生电场和感生电动势

1．在空间某处存在一变化的磁场，则（）

A．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流

B．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定会产生感应电流

C．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场

D．在磁场中放不放闭合线圈，在变化的磁场周围都会产生电场

2.如图1所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（）

图1

A．沿顺时针方向运动B．沿逆时针方向运动

C．在原位置附近往复运动D．仍然保持静止状态

3．如图2甲所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S.在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示．则在0～t0时间内电容器（）

图2

A．上极板带正电，所带电荷量为

B．上极板带正电，所带电荷量为

C．上极板带负电，所带电荷量为

D．上极板带负电，所带电荷量为

题组二动生电动势及有关计算

4.如图3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向里，MN边界与线框的边QR所在的水平直线成45°角，E、F分别是PS和PQ的中点．关于线框中的感应电流，正确的说法是（）

图3

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

5．如图4所示，导体棒ab长为4L，匀强磁场的磁感应强度为B，导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动，a与O的距离很近．则a端和b端的电势差Uab的大小等于（）

图4

A．2BL2ωB．4BL2ωC．6BL2ωD．8BL2ω

6.一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升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5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5

A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势B．E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势

C．E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势D．E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势

7．如图6甲为列车运动的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到控制中心，如图乙所示．则列车的运动情况可能是（）

图6

A．匀速运动B．匀加速运动C．匀减速运动D．变加速运动

8．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机．如图7所示，用紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转．下列说法正确的是（）

图7

A．回路中电流的大小变化，方向不变

B．B．回路中电流的大小不变，方向变化

C．回路中电流的大小

和方向都周期性变化

D．回路中电流的方向不变，从b导线流进电流表

题组三E＝n

与E＝Blv的选用技巧及综合应用

9.如图8所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率

的大小应为（）

图8

A.

B.

C.

D.

10.可绕固定轴OO′转动的正方形线框的边长为L，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的时间为t，此时ab边的速度为v.设线框始终处在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图9所示，试求：

图9

（1）这个过程中回路中的感应电动势；

（2）到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势．

11．如图10甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝0.5m．右端接一阻值为4Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按如图乙规律变化．CF长为2m．在t＝0时，金属棒从图中位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中，小灯泡亮度始终不变．已知ab金属棒电阻为1Ω，求：

图10

（1）通过小灯泡的电流；

（2）恒力F的大小；

（3）金属棒的质量．

12.如图11所示，倾角为α的光滑导轨上端接入一定值电阻，Ⅰ和Ⅱ是边长都为L的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B1，恒定不变，区域Ⅱ中磁场随时间按B2＝kt变化，一质量为m、电阻为r的金属杆穿过区域Ⅰ垂直地跨放在两导轨上，并恰能保持静止．试求：

图11

（1）通过金属杆的电流大小；

（2）定值电阻的阻值为多大？