【金牌學(xué)案】年高中物理 第四章 5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況課件 新人教選修32

5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況知識點1感生電場與感生電動勢1．感生電場(1)定義：變化的磁場在周圍空間所激發(fā)的電場．(2)方向：就是感生電流的方向，用楞次定律判斷．(3)電場線：是閉合的曲線．

2．感生電動勢 (1)定義：由感生電場產(chǎn)生的電動勢．感生電動勢所對應(yīng)的非靜電力是感生電場對自由電荷的作用力． (2)感生電動勢大小由法拉第電磁感應(yīng)定律求得，即：(3)感生電場是產(chǎn)生感生電動勢的原因．3．應(yīng)用實例：電子感應(yīng)加速器(1)電子感應(yīng)加速器是用感生電場來加速電子的一種設(shè)備，如圖4－5－1所示．圖4－5－1

(2)原理：它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場．在磁場中安置一個環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道．當(dāng)磁場發(fā)生變化時，就會沿管道方向產(chǎn)生感生電場．射入其中的電子就受到感生電場的持續(xù)作用而不斷加速．知識點2洛倫茲力與動生電動勢

1．定義：由于導(dǎo)體的運(yùn)動(切割磁感線)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢．動生電動勢所對應(yīng)的非靜電力是洛倫茲力的分力． 2．動生電動勢與洛倫茲力有關(guān)，因為洛倫茲力總是與電荷的運(yùn)動方向垂直，所以洛倫茲力始終不做功． 3．動生電動勢的大小可用E＝Blvsinθ，該公式適用于勻強(qiáng)磁場，直導(dǎo)線既垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，又垂直于速度v.式中θ是v與B的夾角．Bsinθ可看作B在垂直于v方向上的分量B⊥，vsinθ可看作v在B方向上的分量v⊥.感生電動勢動生電動勢特點閉合回路的任何部分都不動，空間磁場變化導(dǎo)致回路中磁通量變化磁場不變，閉合電路的整體或局部在磁場中運(yùn)動導(dǎo)致回路中磁通量變化原因由于B變化引起回路中Φ變化由于S變化引起回路中Φ變化非靜電力的來源變化磁場在它周圍空間激發(fā)感生電場，非靜電力是感生電場力，由感生電場力對電荷做功而產(chǎn)生電動勢非靜電力是洛倫茲力的分力，由洛倫茲力對運(yùn)動電荷作用而產(chǎn)生電動勢方向判斷楞次定律楞次定律或右手定則知識點3感生電動勢與動生電動勢的區(qū)別

【例1】如圖4－5－2所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0＝0.10Ω/m，導(dǎo)軌的端點P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l＝0.20m．有隨時間變化的勻強(qiáng)磁場垂直于桌面，已知磁感強(qiáng)度B與時間t的關(guān)系為B＝kt，比例系數(shù)k＝0.020T/s.一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直．在t＝0時刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?，求在t＝6.0s時金屬桿所受的安培力．圖4－5－2

1．(雙選)如圖4－5－3所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強(qiáng)弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，下列說法中正確的是()圖4－5－3A．磁場變化時，會在空間中激發(fā)一種電場B．使電荷定向移動形成電流的力是磁場力C．使電荷定向移動形成電流的力是電場力D．以上說法都不對解析：變化的磁場產(chǎn)生電場，處在其中的導(dǎo)體，其內(nèi)部的自由電荷在電場力作用下定向移動形成電流．答案：AC題型1感生電電動勢勢的應(yīng)應(yīng)用【例2】內(nèi)壁光光滑，，水平平放置置的玻玻璃圓圓環(huán)內(nèi)內(nèi)，有有一直直徑略略小于環(huán)環(huán)口直直徑的的帶正正電小小球，，以速速度v0沿逆時時針方方向勻勻速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，，如圖4－－5－－4所所示示，若若在此此空間間突然然加上上方向向豎直直向上上、磁磁感應(yīng)強(qiáng)度度B.隨時時間成成正比比增加加的變變化磁磁場，，設(shè)運(yùn)運(yùn)動過過程中中小球球帶電量不不變，，則正正確的的是()圖4－5－4A．小小球?qū)ΣＡЯЛh(huán)的的壓力力一定定不斷斷增大大B．小小球受受到的的磁場場力一一定不不斷增增大C．小小球先先沿逆逆時針針方向向減速速運(yùn)動動一段段時間間后沿沿順時時針方方向加速速運(yùn)動動D．磁磁場力力對小小球先先做負(fù)負(fù)功后后做正正功解析：：空間突突然加加上方方向豎豎直向向上、、磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度B隨時間間成正比比增加加的變變化磁磁場，，在此此空間間激發(fā)發(fā)感生生電場場，由由于感感應(yīng)電電流的磁磁場方方向向向下，，由安安培定定則可可知，，感生生電場場的方方向從從上往往下看順順時針針，感感生電電場對對電荷荷的作作用力力與電電荷的的運(yùn)動動方向向相反反，所以小小球先先沿逆逆時針針方向向減速速運(yùn)動動一段段時間間后沿沿順時時針方方向加加速運(yùn)動動．答案：：C2．在在豎直直向上上的勻勻強(qiáng)磁磁場中中，水水平放放置一一個不不變形形的單單匝金屬圓圓線圈圈，規(guī)規(guī)定線線圈中中感應(yīng)應(yīng)電流流的正正方向向如圖圖4－5－5甲甲所示，當(dāng)當(dāng)磁場場的磁磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度度B隨時間間t如圖乙乙變化化時，，下列列選項項)中正確確表示示線圈圈中感感應(yīng)電電動勢勢E變化的的是(圖4－5－5答案：：A題型2動生電電動勢勢的應(yīng)應(yīng)用【例3】如圖4－5－－6所所示示，用用粗細(xì)細(xì)相同同的銅銅絲做做成邊邊長分分別為L和2L的兩只只閉合合線框框a和b，以相同的的速度從磁磁感應(yīng)強(qiáng)度度為B的勻強(qiáng)磁場場區(qū)域中勻勻速地拉到到磁場外，，不考慮線線框的動能變變)化，若外力力對環(huán)做的的功分別為為Wa、Wb，則Wa∶Wb為(圖4－5－6A．1∶4C．1∶1B．1∶2D．不能確確定答案：A3.(2011年湛江調(diào)研研)如圖4－5－7所示，，在磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度B＝1.2T的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場中，，讓導(dǎo)體PQ在U型型導(dǎo)軌上以以速度v0＝10m/s向右右勻速滑動動，兩導(dǎo)軌軌間距離L＝0.5m，則產(chǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)應(yīng))D電動勢的大大小和PQ中的電流方方向分別為為(圖4－5－7A．0.6V，由由P向QC．6V，由P向QB．0.6V，由由Q向PD．6V，由Q向P題型3電磁感應(yīng)與與力學(xué)的綜綜合應(yīng)用【例4】如圖4－5－8所所示，有有兩根足夠夠長、不計計電阻，相距距L的平行光滑滑金屬導(dǎo)軌軌cd、ef與水平面成成θ角固定放置置，底端接接一阻值為R的電阻，在在軌道平面面內(nèi)有磁感感應(yīng)強(qiáng)度為為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂垂直軌道平平面斜向上上．現(xiàn)有一一平行于ce、垂直于導(dǎo)導(dǎo)軌、質(zhì)量為m、電阻不計計的金屬桿桿ab，在沿軌道道平面向上上的恒定拉拉力F作用下，從從底端ce由靜止沿導(dǎo)導(dǎo)軌向上運(yùn)運(yùn)動，當(dāng)ab桿速度達(dá)到穩(wěn)定后后，撤去拉拉力F，最后ab桿又沿軌道勻速回回到ce端．已知ab桿向上和向向下運(yùn)動的最最大速度相相等．求拉拉力F和桿ab最后回到ce端的速度v.圖4－5－8解：當(dāng)ab桿沿導(dǎo)軌上上滑達(dá)到最最大速度v時，其受力力如圖4－5－9所示圖4－5－9由平衡條件件可知F－FB－mgsinθ＝0①又FB＝BIL②4．如圖4－5－－10所所示，寬度度為L的足夠長的的平行金屬屬導(dǎo)軌MN、PQ的電電阻阻不不計計，，垂垂直直導(dǎo)導(dǎo)軌軌水水平平放放置置一一質(zhì)質(zhì)量量為為m電阻阻為為R的金金屬屬桿桿CD，整整個個裝裝置置處處于于垂垂直直于于導(dǎo)導(dǎo)軌軌平面面的的勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場中中，，導(dǎo)導(dǎo)軌平平面面與與水水平平面面之之間間的夾夾角角為為θ，金金屬屬桿桿由由靜靜止止開開始始下下滑