物理 第四章 電磁感應(yīng) 第5課時(shí) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況 新人教版選修3-2

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1、第第5課時(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況課時(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況研究選考研究選考把握考情把握考情知識(shí)內(nèi)容知識(shí)內(nèi)容電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況考試要求考試要求加試加試b教學(xué)要求教學(xué)要求1.初步了解感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)初步了解感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)2.初步了解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和電磁感應(yīng)中的洛倫茲力的作用初步了解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和電磁感應(yīng)中的洛倫茲力的作用3.知道感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的兩種不同的類型知道感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的兩種不同的類型4.會(huì)用楞次定律判斷感生電場(chǎng)的方向，用左手定則判斷洛倫茲力的方向會(huì)用楞次定律判斷感生電場(chǎng)的方向，用左手定則判斷洛倫茲力的方向5.會(huì)求解與電路

2、分析、電路計(jì)算結(jié)合的簡(jiǎn)單電磁感應(yīng)問(wèn)題會(huì)求解與電路分析、電路計(jì)算結(jié)合的簡(jiǎn)單電磁感應(yīng)問(wèn)題說(shuō)明說(shuō)明1.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不要求判斷電路中各點(diǎn)電勢(shì)的高低在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不要求判斷電路中各點(diǎn)電勢(shì)的高低2.不要求計(jì)算既有感生電動(dòng)勢(shì)，又有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)問(wèn)題不要求計(jì)算既有感生電動(dòng)勢(shì)，又有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 梳梳 理理1.感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)_時(shí)時(shí)會(huì)在周圍空間激發(fā)一會(huì)在周圍空間激發(fā)一種種_ ，這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同，它不是由這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同，它不是由電荷產(chǎn)生的，我們把這種電場(chǎng)電荷產(chǎn)生的，我們把這種電場(chǎng)叫做叫做_ 。2.

3、感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)(1)定義：由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定義：由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為稱為_ 。(2)大小：大?。篍 _ 。(3)方向判斷方向判斷： _和和右手螺旋定則。右手螺旋定則。變化變化電場(chǎng)電場(chǎng)感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)楞次定律楞次定律靖宸靖宸靖宸靖宸1.對(duì)于感生電場(chǎng)的理解對(duì)于感生電場(chǎng)的理解(1)感生電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的。渦旋電場(chǎng)也會(huì)對(duì)電荷產(chǎn)生力的感生電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的。渦旋電場(chǎng)也會(huì)對(duì)電荷產(chǎn)生力的作用。作用。(2)實(shí)際問(wèn)題中我們常要由磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱變化的情況，根據(jù)楞次定律或安培實(shí)際問(wèn)題中我們常要由磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱變化的情況，根據(jù)楞次定律或

4、安培定則來(lái)確定感生電場(chǎng)的方向。定則來(lái)確定感生電場(chǎng)的方向。(3)感生電場(chǎng)的存在與電路是否閉合無(wú)關(guān)。感生電場(chǎng)的存在與電路是否閉合無(wú)關(guān)。要要 點(diǎn)點(diǎn) 精精 講講(1)電路中電源的電動(dòng)勢(shì)是非靜電力對(duì)自由電荷的作用；在電池中，這種力表現(xiàn)為電路中電源的電動(dòng)勢(shì)是非靜電力對(duì)自由電荷的作用；在電池中，這種力表現(xiàn)為化學(xué)作用；在感生電動(dòng)勢(shì)中感生電場(chǎng)對(duì)電荷的靜電力，相當(dāng)于電源內(nèi)部的非靜電化學(xué)作用；在感生電動(dòng)勢(shì)中感生電場(chǎng)對(duì)電荷的靜電力，相當(dāng)于電源內(nèi)部的非靜電力。力。(2)感生電動(dòng)勢(shì)的方向與感生電場(chǎng)的感生電流方向一致，電路中存在感生電場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的方向與感生電場(chǎng)的感生電流方向一致，電路中存在感生電場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體

5、部分充當(dāng)電源，其電路為內(nèi)電路，當(dāng)它與外電路接通后就會(huì)對(duì)感生電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體部分充當(dāng)電源，其電路為內(nèi)電路，當(dāng)它與外電路接通后就會(huì)對(duì)外電路供電。外電路供電。2.對(duì)于感生電動(dòng)勢(shì)的理解對(duì)于感生電動(dòng)勢(shì)的理解【例【例1】 如圖如圖1所示，一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做所示，一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，此粒子的動(dòng)能將圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，此粒子的動(dòng)能將()A.不變不變 B. .增加增加C.減少減少 D. .以上情況都可能以上情況都可能解析解析當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，在紙平面方向上將產(chǎn)生逆時(shí)針環(huán)繞的電場(chǎng)，對(duì)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，在紙平面方向

6、上將產(chǎn)生逆時(shí)針環(huán)繞的電場(chǎng)，對(duì)帶正電的粒子做正功，使其動(dòng)能增加。帶正電的粒子做正功，使其動(dòng)能增加。答案答案B圖圖1知識(shí)點(diǎn)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力知識(shí)點(diǎn)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力1.成因：導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒中的自由電荷隨棒一起定向運(yùn)動(dòng)，并成因：導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒中的自由電荷隨棒一起定向運(yùn)動(dòng)，并因此受到洛倫茲力。因此受到洛倫茲力。2.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：由于由于_而而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力：與與_有關(guān)有關(guān)?；?礎(chǔ)礎(chǔ) 梳梳 理理導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)洛倫茲力洛倫茲力要要 點(diǎn)點(diǎn) 精精 講講要點(diǎn)要點(diǎn)1對(duì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)

7、的理解對(duì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的理解(1)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生一段一段導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷隨導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則必受洛導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷隨導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則必受洛倫茲力。自由電荷在洛倫茲力作用下產(chǎn)生定向移動(dòng)，這樣異種電荷分別在導(dǎo)體兩端倫茲力。自由電荷在洛倫茲力作用下產(chǎn)生定向移動(dòng)，這樣異種電荷分別在導(dǎo)體兩端聚集，從而使導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。若電路閉合，則電路中產(chǎn)聚集，從而使導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。若電路閉合，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。生感應(yīng)電流。(2)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小和方向動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小和方向大?。捍笮。篍Blv(B的方向與

8、的方向與v的方向垂直的方向垂直)。方向：根據(jù)楞次定律或右手定則確定。方向：根據(jù)楞次定律或右手定則確定?！纠纠?】 如圖如圖2所示，導(dǎo)體棒所示，導(dǎo)體棒CD放在光滑水平金屬導(dǎo)軌上，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)放在光滑水平金屬導(dǎo)軌上，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為0.4 T，方向垂直紙面向里，導(dǎo)體棒長(zhǎng)度與導(dǎo)軌寬度恰相等，方向垂直紙面向里，導(dǎo)體棒長(zhǎng)度與導(dǎo)軌寬度恰相等，L20 cm，導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒的電阻的電阻r10 ，外接電阻，外接電阻R30 。不計(jì)金屬導(dǎo)軌的電阻。當(dāng)用水平拉力。不計(jì)金屬導(dǎo)軌的電阻。當(dāng)用水平拉力F拉著拉著CD棒以棒以10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：圖圖2(1)

9、流經(jīng)流經(jīng)CD棒的電流大小及方向；棒的電流大小及方向；(2)要維持導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)所需的水平外力多大？要維持導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)所需的水平外力多大？答案答案(1)0.02 A由由D流向流向C(2)1.6103 N名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛解決該問(wèn)題的基本思路是：確定電源，分析電動(dòng)勢(shì)是感生電動(dòng)勢(shì)還是解決該問(wèn)題的基本思路是：確定電源，分析電動(dòng)勢(shì)是感生電動(dòng)勢(shì)還是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，選物理規(guī)律確定其大小和方向，再分析電路結(jié)構(gòu)，由歐姆定律求電動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，選物理規(guī)律確定其大小和方向，再分析電路結(jié)構(gòu)，由歐姆定律求電流，最后由安培力公式計(jì)算安培力的大小。流，最后由安培力公式計(jì)算安培力的大小。要點(diǎn)要點(diǎn)2感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別感生電動(dòng)

10、勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因磁場(chǎng)的變化磁場(chǎng)的變化導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)移動(dòng)電荷的非移動(dòng)電荷的非靜電力靜電力感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力的電場(chǎng)力導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的分力分力回路中相當(dāng)于回路中相當(dāng)于電源的部分電源的部分處于變化磁場(chǎng)中的線處于變化磁場(chǎng)中的線圈部分圈部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體方向判斷方法方向判斷方法由楞次定律判斷由楞次定律判斷通常由右手定則判斷，也可由楞次定律判斷通常由右手定則判斷，也可由楞次定律判斷大小計(jì)算方法大小計(jì)算方法由由

11、En計(jì)算計(jì)算通常由通常由EBlv計(jì)算，也可由計(jì)算，也可由En計(jì)算計(jì)算特別提醒特別提醒有些情況下，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)具有相對(duì)性。例如，將條形磁有些情況下，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)具有相對(duì)性。例如，將條形磁鐵插入線圈中，如果在相對(duì)磁鐵靜止的參考系內(nèi)觀察，線圈運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的是動(dòng)生鐵插入線圈中，如果在相對(duì)磁鐵靜止的參考系內(nèi)觀察，線圈運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)；如果在相對(duì)線圈靜止的參考系中觀察，線圈中磁場(chǎng)變化，產(chǎn)生感生電動(dòng)電動(dòng)勢(shì)；如果在相對(duì)線圈靜止的參考系中觀察，線圈中磁場(chǎng)變化，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。勢(shì)。圖圖3答案答案5 s【例【例4】 如圖如圖4所示，半徑為所示，半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

12、，磁感應(yīng)強(qiáng)的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B，方向垂直于紙面向里，一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒，方向垂直于紙面向里，一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以速率以速率v在圓在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求：接觸良好。求：圖圖4(1)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)電阻在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)電阻r的電流的平均值；的電流的平均值；(2)MN從左端到右端的整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)從左端到右端的整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)r的電荷量；的電荷量；(3)當(dāng)當(dāng)MN通過(guò)圓導(dǎo)軌中心時(shí)，通過(guò)通過(guò)圓導(dǎo)軌中心

13、時(shí)，通過(guò)r的電流大小。的電流大小。1.關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A.感生電場(chǎng)不同于靜電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是閉合曲線感生電場(chǎng)不同于靜電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是閉合曲線C.感生電場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力是洛倫茲力感生電場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力是洛倫茲力D.感生電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的非靜電力對(duì)自由電荷不做功感生電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的非靜電力對(duì)自由電荷不做功答案答案AB2.如圖如圖5所示，導(dǎo)體所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而在電路在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而在電路中有電流通過(guò)，下列說(shuō)法正確的是中有電流通過(guò)，下列

14、說(shuō)法正確的是()A.因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)B.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān)C.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān)D.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的解析解析根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的定義，根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的定義，A項(xiàng)正確；動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與洛倫茲力有項(xiàng)正確；動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)，感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與感生電場(chǎng)有關(guān)，關(guān)，感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與感生電場(chǎng)有關(guān)，B項(xiàng)正確，項(xiàng)正確，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。答案答案AB圖圖53.如圖

15、如圖6甲所示，一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)甲所示，一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B的正方向，線圈中的箭頭為電流的正方向，線圈中的箭頭為電流i的正方向。已知線圈中感應(yīng)電流的正方向。已知線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間隨時(shí)間t變化變化的圖象如圖乙所示，則磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象可能是的圖象如圖乙所示，則磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象可能是()圖圖6解析解析00.5 s，由題圖分析可知，磁場(chǎng)垂直紙面向里均勻增大或垂直紙面向外均，由題圖分析可知，磁場(chǎng)垂直紙面向里均勻增大或垂直紙面向外均勻減小，勻減小，A錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；0.51.5 s，磁感應(yīng)強(qiáng)度斜

16、率的絕對(duì)值與，磁感應(yīng)強(qiáng)度斜率的絕對(duì)值與00.5 s磁感應(yīng)強(qiáng)度斜率磁感應(yīng)強(qiáng)度斜率的絕對(duì)值相等，斜率符號(hào)相反，的絕對(duì)值相等，斜率符號(hào)相反，B錯(cuò)誤；同理分析其他時(shí)間段可知錯(cuò)誤；同理分析其他時(shí)間段可知C、D正確。正確。答案答案CD4.如圖如圖7，一個(gè)半徑為，一個(gè)半徑為L(zhǎng)的半圓形硬導(dǎo)體的半圓形硬導(dǎo)體AB以速度以速度v，在水平，在水平U形框架上形框架上勻速滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為勻速滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路電阻為，回路電阻為R0，半圓形硬導(dǎo)，半圓形硬導(dǎo)體體AB的電阻為的電阻為r，其余電阻不計(jì)，則半圓形導(dǎo)體，其余電阻不計(jì)，則半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線產(chǎn)生感切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小及應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小及A、B之間的電勢(shì)差分別為之間的電勢(shì)差分別為()答案答案C圖圖7圖圖8(1)從從t0到到tt0時(shí)間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；時(shí)間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；(2)從從t0到到tt0時(shí)間內(nèi)線圈的電功率；時(shí)間內(nèi)線圈的電功率；(3)t0的值的值。答案答案(1)0.4 V(2)0.16 W(3)2 s