新课标2018-2019学年高考物理主题三电磁感应及其应用3.1电磁感应3.1.5电磁感应现象的两类情况课件新人教版选修3 .ppt

3 1 5电磁感应现象的两类情况 一 电磁感应现象中的感生电场1 感生电场 1 定义 在他的电磁理论中指出 的磁场能在周围空间激发电场 这种电场叫感生电场 2 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 2 感生电动势 由 产生的感应电动势 3 感生电动势中的非静电力 就是 对自由电荷的作用 麦克斯韦 变化 感生电场 感生电场 思考判断 1 感生电场的电场线是闭合的 2 只要磁场变化 即使没有电路 在空间也将产生感生电场 3 处于变化磁场中的导体 其内部自由电荷定向移动 是由于受到感生电场的作用 二 电磁感应现象中的洛伦兹力1 成因 导体棒做切割磁感线运动时 导体棒中的自由电荷随棒一起定向运动 并因此受到洛伦兹力 2 动生电动势 由于导体 而产生的感应电动势 3 动生电动势中的非静电力 与 有关 运动 洛伦兹力 思考判断 1 导体内自由电荷受洛伦兹力作用是产生动生电动势的原因 2 导体切割磁感线运动时 导体内的自由电荷受到的洛伦兹力方向沿导体棒的方向 3 导体切割磁感线运动时 导体内的自由电荷受到的洛伦兹力对电荷做正功 4 只要导体在磁场中运动 导体两端就会产生动生电动势 对感生电场的理解 对感生电场的理解1 变化的磁场周围产生感生电场 与闭合电路是否存在无关 如果在变化磁场中放一个闭合电路 自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动 2 感生电场可用电场线形象描述 感生电场是一种涡旋电场 电场线是闭合的 而静电场的电场线不闭合 要点归纳 例1 如图1所示是一个水平放置的玻璃圆环形小槽 槽内光滑 槽宽度和深度处处相同 现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中 让它获得一初速度v0 与此同时 有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所在的区域 磁感应强度的大小跟时间成正比例增大 方向竖直向下 设小球在运动过程中电荷量不变 则 A 小球需要的向心力大小不变B 小球需要的向心力大小不断增大C 磁场力对小球做了功D 小球受到的磁场力大小与时间成正比 精典示例 图1 解析当磁感应强度随时间均匀增大时 将产生一恒定的感生电场 由楞次定律知 电场方向和小球初速度方向相同 因小球带正电 电场力对小球做正功 小球速率逐渐增大 向心力也随着增大 故选项A错误 B正确 洛伦兹力对运动电荷不做功 故选项C错误 带电小球所受洛伦兹力F qBv 随着速率的增大而增大 同时B t 则F和t不成正比 故选项D错误 答案B 闭合回路 可假定其存在 的感应电流方向就表示感生电场的方向 判断思路如下 针对训练1 多选 某空间出现了如图2所示的一组闭合的电场线 这可能是 图2A 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答案AC 两种电动势的比较与计算 感生电动势与动生电动势的对比 要点归纳 例2 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 做匀速转动 如图3所示 磁感应强度为B 求 图3 1 ab棒各点的平均速率 2 ab两端的电势差 3 经时间 t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 精典示例 针对训练2 如图4所示 边长为L的正方形线圈与匀强磁场垂直 磁感应强度为B 当线圈按图示方向以速度v垂直B运动时 下列判断正确的是 A 线圈中无感应电流 a b c dB 线圈中无感应电流 a b d cC 线圈中有感应电流 a b c dD 线圈中有感应电流 a b d c 图4 解析线圈在运动过程中 穿过线圈的磁通量不变 所以在线圈中不会产生感应电流 选项C D错误 导线两端有电势差 根据右手定则 可知选项B正确 答案B 1 感生电场问题 如图5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 当磁场突然增强时 小球将 图5A 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 解析当磁场增强时 由楞次定律知环所在处的闭合电路中感应电流沿逆时针方向 即感生电场沿逆时针方向 带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动 答案A 图6 答案D 3 动生电动势的问题 如图7 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中 磁感应强度大小为B 方向平行于ab边向上 当金属框绕ab边以角速度 逆时针转动时 a b c三点的电势分别为 a b c 已知bc边的长度为l 下列判断正确的是 图7 答案C 4 电磁感应中的电荷量计算 物理实验中 常用一种叫做 冲击电流计 的仪器测定通过电路的电荷量 如图8所示 探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度 已知线圈的匝数为n 面积为S 线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R 若将线圈放在被测匀强磁场中 开始时线圈平面与磁场垂直 现把探测线圈翻转180 冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q 由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为 图8 答案C 5 电磁感应规律的应用 如图9所示 两块水平放置的金属板间距离为d 用导线与一个n匝线圈连接 线圈置于方向竖直向上的磁场B中 两板间有一个质量为m 电荷量为 q的油滴恰好处于平衡状态 则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别是 图9 答案B