41.5电磁感应现象的两类情况课件人教版选修

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1、第五节电磁感应现象的两类情况课标定位学习目标：1 了解感生电场，知道感生电动势产 它的大小.生的原因会判断感生电动势的方向，并会计算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.重点难点：1 感生电动势以及动生电动势的产生机2灵活运用电磁感应定律和楞次定律解决电磁感应问题第五节电磁感应现象的两类情况课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练课前自主学案一、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6

2、0年代的 麦克斯韦 提出.感生电场：变化的磁场周围所产生的电场.2. 感应电动势感应电动势：感生电场中的导体正是在感生电场力的作用下,自 由电荷发生定向移动，形成电流或产生电动势.(2)非静电力就是感生电场对自由电荷的作用.二、电磁感应现象中的洛伦兹力1动生电动势：导体在磁场中切割磁感线 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洛伦兹力 作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是 洛伦兹力 3切割导体的特点：运动的导体是电源,所在的电 路是卫电路.核心要点突破一、感生电动势1.产生机理如图4-5-1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

3、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.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.即时应用（即时突破，小试牛刀）1. 某空间出现了如图4-5-3所示的磁场，当磁感 应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生 电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关 系描述正确的是（ ）A. 当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线 从上向下看应为顺时针方向B. 当磁感应强度

4、均匀增大时，感生电场的电场线 从上向下看应为逆时针方向C. 当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线 从上向下看应为顺时针方向D. 当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向解析：选AD感生电场中电场线的方向用楞次定律 来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围 有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与 磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由 右手螺旋定则得到感应电流的方向是：从上向下看应为顺时针方向，则感生电场的方向从上向下看也 应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆 时针方向.选项AD正确.为顺时针方向;同理可知，原磁场方向向上且磁感二、动生电动势1.

5、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：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“U!指”图454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。运动，而且还沿导体以 速度“

6、做定向移动，如图4-5-4所 示.因此，导体中的电子的合速度 农合等于e和m的矢量和，所以电子受 到的洛伦兹力为卩合=F合与 合速度。合垂直.（2）从做功角度分析，由于F合与卫合垂直，它对电 子不做功，更具体地说，歹合的一个分量是巧= evB.这个分力做功，产生动生电动势.F合的另 证明两个分力巧和巧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耳 所做的功通过另一个分力耳转化为能量.一个分量是厂2 =筋阻碍导体运动做负功.可以即时应用（即时突破，小试牛刀）2. 下列说法中正确的是（）A. 动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中自

7、 由电荷做功而引起的B. 因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动 生电动势不是由洛伦兹力而产生的C. 动生电动势的方向可以由右手定则来判定导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培 力一定与受到的外力大小相等、方向相反 解析：选AC洛伦兹力的一个分力对导体中自由电 荷做功是产生动生电动势的本质，A、C正确，B 错误；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外 的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，做变 速运动时不成立，故D错误.课堂互动讲练9感应电场方向的判断如图455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 丫苹丰 率珂沿逆时针方向匀

8、速转动，若在此 图4一55 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.设运动过程中小球带电4小球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C. 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【思路点拨】 解答本题时可按以下思路分析:【精讲精析】 变化的磁场将产生感生电场，这种 感生电场由于其电场线是闭合的，也称为涡旋电场， 其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的 判定方法，使用楞次定律判断.当磁场增强时，会 产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负 功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针 方向做加

9、速运动，所以C正确；磁场力始终与小球 运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确;小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压力Fn和磁场的洛伦兹力F,这两个力的合力充当小 球做圆周运动的向心力，其中F=Bqv.磁场在增强,球速先减小，后增大，所以洛伦兹力不一定总在增 大;向心力F向=加，其大小随速度先减小后增大，D.此压力Rs也不一定始终增大.故正确答案为C、【答案】 CI)【规律总结】本题的关键是判断出感生电场的方 向，感生电场对小球做功，使带电小球的动能发生 变化.则两端点的变式训练1如图4-5-6所示，一金属半圆环置 于匀强磁场中，当磁场突然减弱时， 电势()ACA. 2V点电势高B.

10、 M点电势高C. 若磁场不变，将半圆环绕 旋转18()。的过程中，N点电势高D. 若磁场不变，将半圆环绕旋转18()。的过程中，M点电势高解析：选BI)将半圆环补充为圆形回路，由楞次定 律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆环中 由指向即M点电势高，B正确；若磁场不变， 半圆环绕MN轴旋转丄80。的过程中，由楞次定律可 判断，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N 指向即M点电势高，D正确.3感生电动势的计算20如图457所示，乙=05m, L2=0.8叫回路总电阻为/?=0.2ft, Af=0.04 kg,导轨光滑,开始时磁场)=1 T现使磁感应强度以AB/AZ=0.2 T/s的变化率均匀

11、地增大，试求：当r为多少时,M刚离开地面？仗取10 m/s2)图457【思路点拨】回路中原磁场方向向下，且磁通 量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场 方向向上，根据安培定则可以判知，肋中的感应 电流的方向是山由左手定则可知，ab所受安 培力的方向水平向左，从而向上拉起重物.【精讲精析】 设血中电流为I时M刚好离开地 面，此时有FB=BILv=Mg7=巴RE = A 0/Az=+(A/Ar=02/+l解得：Ffi=0.4N, 7=0.4A, = 2T, t=5s.【答案】5s【规律总结】在审题时应加强对某些关键“字眼”的理解，如本题中的“刚好”两个字，就说 明了地面此时对物体无支持力了.类

12、型三1动生电动势的计算变式训练2 (2011年泉州高二检测)如图4-5-8所定的平行金示的匀强磁场中，有两根相距20属光滑导轨MN和Q磁场方向垂直于MN、PQ所在 平面.导轨上放置着皿、M两根平行的可动金属细 棒.在两棒中点OO之间拴一根40 cm长的细绳，图4一58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， 血必回路的电阻为U5() Q求： 当减小到10 T时，两可动边所受磁场力和MMc回路消耗的功率.解析,根据E =A0 ABS类型三1动生电动势的计算类型三1动生电动势的计算E = 1.0X20X40X IO-4 V=0.08 V根据F=BIL得F=1()X般20X1

13、0-2 n=()32 NW= 0.0128 W.答案：均为0.32 N 0.0128 W總A如图4-5-9所示，三角形金属框架MON平面与匀强磁场B垂直,导依历能紧贴金属框架运动，且始- -a -图 459终与导轨QV垂直.当导依历从O点 开始匀速向右平动时，速度为珂，试教Oc回路中 某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式.【思路点拨】 导体加 在切割磁感线的运动过程 中，在回路中的有效切割长度加随时间做线性变 化，由于题中要求的是感应电动势瞬时表达式， 故可用公式E=Blv求解.【精讲精析】 设导体从O点出发时开始计时, 则经过时间/后，棒匀速运动的距离为,则有S=v/亠tbe 亠在方Oc

14、 中，由 tan30=, Whe =v4X tan30s则金属棒亦接入回路的he部分切割磁感线产生的 感应电动势为：E=Bvbc =r5rtan3O在回路bOc中，回路总感应电动势具体由导体be 部分产生，因此，回路内总的感应电动势为：E总 =E=3Bvlt/3 【答案】【规律总结】由E=Blv计算导体切割磁感线产类型三1动生电动势的计算类型三1动生电动势的计算生的动生电动势问题，若2不变，当是瞬时速度时，可求E的瞬时值，当Q是平均速度时，可求平均感应电动势.若/变化，求瞬时值时，需用该时刻的I及r代入;而求平均值通常由E=n鎌求得变式训练3如图4-5-10所示，金属杆以恒定的速率在光滑平行导

15、轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为心恒定不变)，整个装置置于垂直纸1:1向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是()aX XX X X Xn xfixX X X XU X xX X X XX xx y x x45 10A. 杆中的电流与速率成正比B. 磁场作用于杆的安培力与速率o成正比C. 电阻1?上产生的电热功率与速率c的平方成正 比D. 外力对ab杆做功的功率与速率的平方成正比解析：选ABCD.由E=BS和/=青得：l=R*所以生铲，电阻上消耗的热功率P热=/?=b2lV=R;外力对肋杆做功的功率就等于消耗的热功率.Jl电磁感应的如图45 11甲所示，矩形导线框在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框

16、所在平 垂直.规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应 强度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/的正方向，下列,一/图（如图丙）中正确的是（）图 4_5_11【自主解答】 由楞次定律可判断出在前4 s内感应 电流的方向分别为负方向、正方向、正方向、负方向.由题图可知：在每秒内，磁感应强度的变化率鴛的大小相同，导线框中磁通量的变化率鬻=F Xf S的大小相同，形成的感应电流的大小,=矣相同.此选D.【答案】 D【规律总结】 有关电磁感应图象的选择题，采 取排除法判断比较简单，首先利用方向排除错误 选项，其次再根据大小排除错误选项.变式训练4（2011年广西百校联考）如图4-5-

17、12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2厶 高为。纸面内 一边长为丄的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直 线运动穿过匀强磁场区域，在=（）时刻恰好位于图4-5-12所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在图4一5 13中，能够正确表示导线框的电流一位移（I-x）关系的是（图 4_5_13解析：选A.如图甲所示，线框运动距离xL时的3感应电动势E=Bvx；当LxL时几何关系如图 乙所示，此时感应电动势为E=Bv(2I. x)Bv(x -L)=Bv(3L-2x)9此时图线斜率的绝对值为xL 时的2倍，由右手定则可知电流方向为顺时针，由 对称性可知，A正确.y|力“知能优化训练本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放点此进入课件目录叩乙叩乙谢谢使用叩乙