物理选修35 电磁感应现象的两类情况导学案

这是一份物理选修35 电磁感应现象的两类情况导学案，共7页。学案主要包含了课程导学，范例精析等内容，欢迎下载使用。
课题
4.5电磁感应现象的两类情况
学习目标
1．知道感生电场。
2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。
学习重难点
重点
感生电动势与动生电动势的概念。
难点
对感生电动势与动生电动势实质的理解。
学法指导
通过讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。
预习评价
英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场叫做 电场；有这种电场产生的电动势叫做 ，该电场的方向可以由右手定则来判定。
由于导体运动而产生的感应电动势称为 。
课堂学习流程设计
【课程导学】
一、电磁感应现象中的感生电场
常用电源的电动势是由非静电力移动电荷做功使电源两极分别带上异种电荷，电磁感应现象中的感应电动势又是怎样产生的呢？
1、感生电场：图所示，一个闭合电路静止于磁场中，当磁场由弱变强时，闭合电路中产生了感应电动势与感应电流，这时又是什么力相当于非静电力促使电荷发生定向移动的？
2、例题：阅读课本例题，回答下列问题：
①真空室内的磁场由谁提供？当电磁铁的电流恒定时，真空室内的电子受力如何？
②当电磁铁中通有图示方向均匀减小的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？能使电子加速吗？
③电磁铁中通有图示方向均匀增加的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？能使电子加速吗？
二、洛伦兹力与动生电动势
导体切割磁感线运动时，磁场没有变化，不能产生感生电场，其感应电动势又是如何产生的？
思考与分析：右图所示，导体棒CD在匀强磁场中运动：
①为了方便，我们认为导体棒中的自由电荷为正电荷，那么导体棒中的正电荷所受洛伦兹力的方向如何？正电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？
②导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？
③导体棒的那端电势比较高？
④如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流沿什么方向？此时导体棒会受到安培力作用吗？
⑤此时是什么力与非静电力有关？导体棒中的能量是怎样转化的？
【范例精析】
如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ）
A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场
B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D．以上说法都不对
如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（ ）
A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关
C．动生电动势的产生与电场力有关
D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向 上运动，速度大小为 ，作用于ab杆上的外力大小为 _
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A类
通电直导线与闭合线框彼此绝缘，它们处在同一平面内，导线位置与线框对称轴重合，为了使线框中产生如图所示的感应电流，可采取的措施是：（ ）
(A)减小直导线中的电流
(B)线框以直导线为轴逆时针转动（从上往下看）
(C)线框向右平动
(D)线框向左平动
一导体棒长l=40cm，在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中做切割磁感线运动，运动的速度v=5.0m／s，导体棒与磁场垂直，若速度方向与磁感线方向夹角β=30°，则导体棒中感应电动势的大小为 V，此导体棒在做切割磁感线运动时，若速度大小不变，可能产生的最大感应电动势为 V
一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中,线圈平面跟磁感强度方向成30°角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是：（ ）
(A)将线圈匝数增加一倍 (B)将线圈面积增加一倍
(C)将线圈半径增加一倍 (D)适当改变线圈的取向
如图所示，四边完全相同的正方形线圈置于一有界匀强磁场中，磁场垂直线圈平面，磁场边界与对应的线圈边平行，今在线圈平面内分别以大小相等，方向与正方形各边垂直的速度，沿四个不同的方向把线圈拉出场区，则能使a、b两点电势差的值最大的是：（ ）
(A)向上拉 (B)向下拉
(C)向左拉 (D)向右拉
如图所示，导线MN可无摩擦地沿竖直的长直导轨滑动，导线位于水平方向的匀强磁场中，回路电阻R，将MN由静止开始释放后的一小段时间内，MN运动的加速度可能是：（ ）
（A）保持不变（B）逐渐减小（C）逐渐增大（D）无法确定
在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上置一金属杆ab，如图所示(纸面即水平面)，在垂直纸面方向有一匀强磁场，则：（ ）
（A）若磁场方向垂直纸面向外并增长时，杆ab将向右移动
（B）若磁场方向垂直纸面向外并减少时，杆ab将向左移动
（C）若磁场方向垂直纸面向里并增长时，杆ab将向右移动
（D）若磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆ab将向右移
如图所示，圆形线圈开口处接有一个平行板电容器，圆形线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中，要使电容器所带电量增加一倍，正确的做法是：（ ）
(A)使电容器两极板间距离变为原来的一半
(B)使线圈半径增加一倍
(C)使磁感强度的变化率增加一倍
(D)改变线圈平面与磁场方向的夹角
B类
有一铜块，重量为G，密度为D，电阻率为ρ，把它拉制成截面半径为r的长导线，再用它做成一半径为R的圆形回路(R＞＞r)．现加一个方向垂直回路平面的匀强磁场，磁感强度B的大小变化均匀，则（ ）
(A)感应电流大小与导线粗细成正比
(B)感应电流大小与回路半径R成正比
(C)感应电流大小与回路半径R的平方成正比
(D)感应电流大小和R、r都无关
在图中，闭合矩形线框abcd，电阻为R，位于磁感应强度为B的匀强磁场中，ad边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab、ad边长分别用L1、L2表示，若把线圈沿v方向匀速拉出磁场所用时间为△t，则通过线框导线截面的电量是：（ ）
（A）（B） （C） （D）BL1L2
如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是（ ）
（A）穿过线框的磁通量不变化，MN间无电势差
（B）MN这段导体做切割磁感线运动，MN间有电势差
（C）MN间有电势差，所以电压表有读数
（D）因为无电流通过电压表，所以电压表无读数
在磁感应强度为B，方向如图10所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其它条件不变，所产生的感应电动势大小变为E2，则E1与E 2之比及通过电阻R的感应电流方向为: （ ）
（A）2：1，b→a （B）1：2，b→a
（C）2：1，a→b （D）1：2，a→b
如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的下方，当通电直导线中电流Ｉ增大时，圆环的面积Ｓ和橡皮绳的长度L将（ ）
(A)Ｓ减小，L变长 (Ｂ)Ｓ减小，L变短
(C)Ｓ增大，L变长 (Ｄ)Ｓ增大，L变短
A、B两个闭合电路，穿过A电路的磁通量由O增加到3×103Wb，穿过B电路的磁通量由5×103Wb增加到6×103Wb。则两个电路中产生的感应电动势EA和EB的关系是：（ ）
（A）EA＞EB (B)EA=EB (C) EA＜EB (D) 无法确定
如图所示。在有明显边界PQ的匀强磁场外有一个与磁场垂直的正方形闭合线框。一个平行线框的力将此线框匀速地拉进磁场。设第一次速度为v，第二次速度为2 v，则两次拉力大小之比为F1：F2=____，拉力做的功之比为W1：W2=____，拉力功率之比为P1：P2=____，流过导线横截面的电量之比为
Q1：Q2=
如图所示，水平桌面上固定一个无电阻的光滑导轨，导轨左端有一个R=0.08欧的电阻相连，轨距d=50厘米。金属杆ab的质量m=0.1千克，电阻r=0.02欧，横跨导轨。磁感应强度B=0.2特的匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用水平力F=0.1牛拉ab向右运动，杆ab匀速前进时速度大小为________米/秒；此时电路中消耗的电功率为________瓦，突然撤消外力F后，电阻R上还能产生的热量为____焦。
如图所示，M与N为两块正对的平行金属板，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度为B。ab是可以紧贴平板边缘滑动的金属棒，能以v1速度匀速向左或向右滑动。现有一个电子以v2速度自左向右飞入两块板中间，方向与板平行与磁场垂直。为使电子在两板间做匀速直线运动，则v1的方向应如何？v1、v2的关系如何？
如图所示，矩形线圈abcd共有n匝，ab边长为L1，bc边长为L2，置于垂直穿过它的均匀变化的匀强磁场中。平行正对放置的两块金属板M和N，长为L，间距为h。今有一束带电量为q、质量为m的离子流从两板中央平行于板的方向以初速v0飞入板间，要使这些离子恰好能从两板边缘射出，求：①线圈abcd中磁感应强度的变化率如何？②两板间的电场对每一个离子做多少功？
学习反思
布置作业