湖北省宜昌市高中物理 第四章 电磁感应 第五节 电磁感应现象的两类情况学案（无答案）新人教版选修3-2

第五节 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。【新知预习】一.感生电动势1.产生:磁场变化时会在空间激发 ，闭合导体中的自由电荷在电场力的作用下 运动，产生 电流，即导体中产生了感应电动势。2.定义:由 电场产生的感应电动势称为感生电动势。3.大小:E= 。4.感生电场方向判断： 。5.变化的磁场周围所产生的电场与电荷周围的静电场的区别静电场由电荷激发，而感生电场是由变化的 激发静电场的电场线不闭合，总是出发于 ，终止于 ，且单位正电荷在电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功为零而变化磁场周围的电场中的电场线是闭合曲线，没有终点与起点，这种情况与磁场中的磁感线类似，所以，单位正电荷在此电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零二.动生电动势1产生:导体棒切割磁感线时，如果磁场不变化，空间不存在感生电场，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着 切割磁感线的运动而受到洛伦兹力，这种情况下产生的电动势称为动生电动势。2大小：E= （B的方向与v的方向垂直）3动生电动势的来源分析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？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？【导析探究】导析一：与感生电动势相关的综合问题例1如图甲所示，100匝的线圈（为表示线圈的绕向，图中只画了2匝）两端A、B与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。电压表的读数是多少?A、B两端，那端应该与电压表的正接线柱相接？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，现使磁感应强度以的变化率均匀地增大，当t为多少时M离开地面。（g=10m/s2）导析二：与动生电动势相关的综合问题例3如图所示，在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD，框电阻不计，上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab，已知金属丝质量为0.2g，电阻R0.2，不计阻力，求金属丝ab匀速下落时的速度。变式1：将上题的框架竖直倒放，使框平面放成与水平成30角，不计阻力，B垂直于框平面，求v？变式2：上题中若ab框间有摩擦阻力，且0.2，求v？变式3：若不计摩擦，而将B方向改为竖直向上，求v？变式4：若此时再加摩擦0.2，求v？例4如图所示，单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场求：（1）第二次与第一次线圈中最大电流之比；（2）第二次与第一次外力做功的最大功率之比；（3）第二次与第一次线圈中产生热量之比【当堂检测】1在空间某处存在一变化的磁场，则下列说法中正确的是()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在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场2.在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()3.如右图所示，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()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4.如图所示，ab和cd是位于水平面内的平行金属导轨，其电阻可忽略不计，ac之间连接一个阻值为R的电阻，ef为一个垂直于ab和cd的金属杆，它与ab和cd接触良好并沿轨道方向无摩擦地滑动，ef长为l，电阻可忽略，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里磁感应强度为B，当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时，杆ef受到的安培力为()A. B. C. D.5.如图所示，一水平放置的平行导体框宽度L0.5 m，接有R0.2 的电阻，磁感应强度B0.4 T的匀强磁场垂直导轨平面方向向下，现有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体ab电阻不计，当ab以v4.0 m/s的速度向右匀速滑动时，试求：(1)导体ab上的感应电动势的大小及感应电流的方向；(2)要维持ab向右匀速运动，作用在ab上的水平外力为多少？方向怎样？(3)电阻R上产生的热功率多大？3