人教版物理選修3-2第4章第5節(jié)電磁感應現(xiàn)象的兩類情況.ppt

第4章 第五節(jié) 電磁感應現(xiàn)象的兩類情況,課標定位 學習目標：1.了解感生電場，知道感生電動勢產生的原因會判斷感生電動勢的方向，并會計算它的大小 2了解動生電動勢的產生以及與洛倫茲力的關系.會判斷動生電動勢的方向，并會計算它的大小. 3了解電磁感應規(guī)律的一般應用，會聯(lián)系科技實例進行分析,重點難點：1.感生電動勢以及動生電動勢的產生機理 2靈活運用電磁感應定律和楞次定律解決電磁感應問題,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓練,第五節(jié) 電磁感應現(xiàn)象的兩類情況,課前自主學案,課前自主學案,一、電磁感應現(xiàn)象中的感生電場 1電磁場理論與感生電場 (1)電磁場理論：變化的電場周圍產生磁場，變化的磁場周圍產生電場由19世紀60年代的_提出 (2)感生電場：變化的磁場周圍所產生的電場,麥克斯韋,2感應電動勢 (1)感應電動勢： 感生電場中的導體正是在_的作用下，自由電荷發(fā)生定向移動，形成_或_. (2)非靜電力就是_對自由電荷的作用 二、電磁感應現(xiàn)象中的洛倫茲力,感生電場力,電流,產生電動勢,感生電場,1.動生電動勢：導體在磁場中_運動時產生的電動勢 2.產生原因：由于導體中的自由電子受到_作用引起的，使自由電荷做定向移動的非靜電力是_ 3.切割導體的特點：運動的導體是_，所在的電路是_電路,切割磁感線,洛倫茲力,洛倫茲力,電源,內,核心要點突破,一、感生電動勢 1產生機理 如圖451所示，當磁場變化時，產生的感生電場的電場線是與磁場方向垂直的曲線如果空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動，而產生感應電流，或者說導體中產生了感應電動勢,圖451 圖452,2特點 (1)感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的. (2)感生電場的產生跟空間中是否存在閉合電路無關. 3方向判定 感生電場的方向根據(jù)閉合電路(或假想的閉合電路)中感應電流的方向確定，即利用楞次定律判斷.,圖453,A當磁感應強度均勻增大時，感生電場的電場線從上向下看應為順時針方向 B當磁感應強度均勻增大時，感生電場的電場線從上向下看應為逆時針方向 C當磁感應強度均勻減小時，感生電場的電場線從上向下看應為順時針方向 D當磁感應強度均勻減小時，感生電場的電場線從上向下看應為逆時針方向,解析：選AD.感生電場中電場線的方向用楞次定律來判定：原磁場向上且磁感應強度在增大，在周圍有閉合導線的情況下，感應電流的磁場方向應與原磁場方向相反，即感應電流的磁場方向向下，再由右手螺旋定則得到感應電流的方向是：從上向下看應為順時針方向，則感生電場的方向從上向下看也為順時針方向；同理可知，原磁場方向向上且磁感應強度減小時，感生電場的方向從上向下看應為逆時針方向選項AD正確,二、動生電動勢 1產生機理 一段導體在做切割磁感線運動時，導體內自由電荷隨導體在磁場中運動，則必受洛倫茲力，自由電荷在洛倫茲力作用下產生定向移動，這樣自由電荷在導體兩端聚集，從而使導體兩端產生電勢差，這就是動生電動勢，此時若電路閉合，則電路中產生感應電流,說明：(1)當電路不閉合時，切割磁感線的導體兩端積聚電荷，則在導體內產生附加電場，電荷在受洛倫茲力的同時也受電場力作用 (2)電動勢的產生與電路是否閉合無關 2方向判定 動生電動勢的方向用右手定則來判定，即“四指”指電動勢的方向,3對動生電動勢中電荷所受洛倫茲力的理解 (1)運動導體中的自由電子，不僅隨 導體以速度v運動，而且還沿導體以 速度u做定向移動，如圖454所 示因此，導體中的電子的合速度 v合等于v和u的矢量和，所以電子受 到的洛倫茲力為F合ev合B，F(xiàn)合與 合速度v合 垂直,圖454,(2)從做功角度分析，由于F合與v合垂直，它對電子不做功，更具體地說，F(xiàn)合的一個分量是F1evB，這個分力做功，產生動生電動勢F合的另一個分量是F2euB，阻礙導體運動做負功可以證明兩個分力F1和F2所做的功的代數(shù)和為零結果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起傳遞能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個分力F2所做的功通過另一個分力F1轉化為能量,即時應用(即時突破，小試牛刀) 2下列說法中正確的是( ) A動生電動勢是洛倫茲力的一個分力對導體中自由電荷做功而引起的 B因為洛倫茲力對運動電荷始終不做功，所以動生電動勢不是由洛倫茲力而產生的 C動生電動勢的方向可以由右手定則來判定 D導體棒切割磁感線產生感應電流，受到的安培力一定與受到的外力大小相等、方向相反,解析：選AC.洛倫茲力的一個分力對導體中自由電荷做功是產生動生電動勢的本質，A、C正確，B錯誤；只有在導體棒做勻速切割時，除安培力以外的力的合力才與安培力大小相等、方向相反，做變速運動時不成立，故D錯誤,課堂互動講練,如圖455所示，內壁光滑、 水平放置的玻璃圓環(huán)內，有一直徑略 小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速 率v0沿逆時針方向勻速轉動，若在此 空間突然加上方向豎直向上、磁感應強度B隨時間成正比例增加的變化磁場設運動過程中小球帶電荷量不變，那么( ),圖455,A小球對玻璃圓環(huán)的壓力一定不斷增大 B小球所受的磁場力一定不斷增大 C小球先沿逆時針方向減速運動，之后沿順時針方向加速運動 D磁場力對小球一直不做功,【思路點撥】 解答本題時可按以下思路分析：,【精講精析】 變化的磁場將產生感生電場，這種感生電場由于其電場線是閉合的,也稱為渦旋電場，其場強方向可借助電磁感應現(xiàn)象中感應電流方向的判定方法，使用楞次定律判斷當磁場增強時，會產生順時針方向的渦旋電場，電場力先對小球做負功使其速度減為零，后對小球做正功使其沿順時針方向做加速運動，所以C正確；磁場力始終與小球運動方向垂直，因此始終對小球不做功，D正確； 小球在水平面內沿半徑方向受兩個力作用：環(huán)的壓,【答案】 CD 【規(guī)律總結】 本題的關鍵是判斷出感生電場的方向，感生電場對小球做功，使帶電小球的動能發(fā)生變化,變式訓練1 如圖456所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強磁場中，當磁場突然減弱時，則兩端點的電勢( ) AN點電勢高 BM點電勢高 C若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸 旋轉180的過程中，N點電勢高 D若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸 旋轉180的過程中，M點電勢高,圖456,解析：選BD.將半圓環(huán)補充為圓形回路，由楞次定律可判斷圓環(huán)中產生的感應電動勢方向在半圓環(huán)中由N指向M，即M點電勢高，B正確；若磁場不變，半圓環(huán)繞MN軸旋轉180的過程中，由楞次定律可判斷，半圓環(huán)中產生的感應電動勢在半圓環(huán)中由N指向M，即M點電勢高，D正確,如圖457所示，L10.5 m，L20.8 m，回路總電阻為R0.2 ，M0.04 kg，導軌光滑，開始時磁場B01 T現(xiàn)使磁感應 強度以B/t0.2 T/s的變化率均 勻地增大，試求：當t為多少時， M剛離開地面？(g取10 m/s2),圖457,【思路點撥】 回路中原磁場方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感應電流的磁場方向向上，根據(jù)安培定則可以判知，ab中的感應電流的方向是ab，由左手定則可知，ab所受安培力的方向水平向左，從而向上拉起重物,【答案】 5 s 【規(guī)律總結】 在審題時應加強對某些關鍵“字眼”的理解，如本題中的“剛好”兩個字，就說明了地面此時對物體無支持力了,變式訓練2 (2011年泉州高二檢測)如圖458所示的勻強磁場中，有兩根相距20 cm固定的平行金屬光滑導軌MN和PQ.磁場方向垂直于MN、PQ所在平面導軌上放置著ab、cd兩根平行的可動金屬細棒在兩棒中點OO之間拴一根40 cm長的細繩，繩長保持不變設磁感應強度 B以1.0 T/s的變化率均勻減小， abdc回路的電阻為0.50 .求： 當B減小到10 T時，兩可動邊所 受磁場力和abdc回路消耗的功率,圖458,答案：均為0.32 N 0.0128 W,如圖459所示，三角形金 屬框架MON平面與勻強磁場B垂直， 導體ab能緊貼金屬框架運動，且始 終與導軌ON垂直當導體ab從O點 開始勻速向右平動時，速度為v0，試求bOc回路中某時刻的感應電動勢隨時間變化的函數(shù)關系式,圖459,【思路點撥】 導體ab在切割磁感線的運動過程中，在回路中的有效切割長度bc隨時間做線性變化，由于題中要求的是感應電動勢瞬時表達式，故可用公式EBlv求解,變式訓練3 如圖4510所示，金屬桿ab以恒定的速率v在光滑平行導軌上向右滑行，設整個電路中總電阻為R(恒定不變)，整個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場中，下列敘述正確的是( ),圖4510,Aab桿中的電流與速率v成正比 B磁場作用于ab桿的安培力與速率v成正比 C電阻R上產生的電熱功率與速率v的平方成正比 D外力對ab桿做功的功率與速率v的平方成正比,如圖4511甲所示，矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，若規(guī)定順時針方向為感應電流i的正方向，下列it圖(如圖丙)中正確的是( ),丙 圖4511,【答案】 D,【規(guī)律總結】 有關電磁感應圖象的選擇題，采取排除法判斷比較簡單，首先利用方向排除錯誤選項，其次再根據(jù)大