《物理 第四章 電磁感應(yīng) 5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情況 新人教版選修3-2》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《物理 第四章 電磁感應(yīng) 5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情況 新人教版選修3-2(29頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第四章電磁感應(yīng)1.知道感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生以及與感生電場(chǎng)的聯(lián)系,會(huì)判斷感生電動(dòng)勢(shì)的方向并計(jì)算其大小.2.知道動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生以及與洛倫茲力的關(guān)系,會(huì)判斷動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向并計(jì)算其大小.目標(biāo)定位4.求電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題.二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力三、電磁感應(yīng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)切割問(wèn)題欄目索引一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 自查自糾四、電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題 一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)n知識(shí)梳理1.感生電場(chǎng)(1)定義: 在他的電磁理論中指出: 的磁場(chǎng)能在周?chē)臻g激發(fā)電場(chǎng),這種電場(chǎng)叫感生電場(chǎng).答案圖1(2)理解:如圖1所示,當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí),產(chǎn)生的感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是與磁場(chǎng)方向垂直的閉合曲線(xiàn),感生電場(chǎng)是一種
2、渦旋電場(chǎng).變化麥克斯韋感生電場(chǎng)的產(chǎn)生跟空間中是否存在閉合電路無(wú)關(guān).感生電場(chǎng)的方向根據(jù)閉合電路(或假想的閉合電路)中感應(yīng)電流的方向確定.2.感生電動(dòng)勢(shì):由 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3.感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力:就是 對(duì)自由電荷的作用.答案感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)【深度思考】感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向有什么關(guān)系?如何判斷感生電場(chǎng)的方向?答案答案電流的方向與正電荷移動(dòng)的方向相同,感生電場(chǎng)的方向與正電荷受力的方向相同,因此,感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向相同.感生電場(chǎng)的方向可以用楞次定律和右手定則判定.答案n典例精析例例1如圖2所示,內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi),有一直徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球,以速率v0
3、沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)(俯視),若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場(chǎng).若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球帶電荷量不變,那么()A.小球?qū)ΣAA環(huán)的壓力一定不斷增大B.小球所受的磁場(chǎng)力一定不斷增大C.小球先沿逆時(shí)針?lè)较驕p速運(yùn)動(dòng),過(guò)一段時(shí)間后沿順時(shí)針 方向加速運(yùn)動(dòng)D.磁場(chǎng)力對(duì)小球一直不做功圖2返回解析答案總結(jié)提升總結(jié)提升解析解析當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻臏u旋電場(chǎng),電場(chǎng)力先對(duì)小球做負(fù)功使其速度減為零,后對(duì)小球做正功使其沿順時(shí)針做加速運(yùn)動(dòng),所以C正確;磁場(chǎng)力始終與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直,因此始終對(duì)小球不做功,D正確;小球在水平面內(nèi)沿半徑方向受兩個(gè)力作用:環(huán)的擠壓力FN和磁場(chǎng)的洛倫茲力F
4、,這兩個(gè)力的合力充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,其中FqvB,磁場(chǎng)在增強(qiáng),小球速度先減小后增大,所以洛倫茲力不一定總在增大,故B錯(cuò);答案答案CD返回總結(jié)提升(1)感生電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng),電場(chǎng)線(xiàn)是閉合的.渦旋電場(chǎng)也會(huì)對(duì)電荷產(chǎn)生力的作用.(2)實(shí)際問(wèn)題中我們常要用磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱變化的情況,根據(jù)楞次定律或安培定則來(lái)確定感生電場(chǎng)的方向. 二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力答案n知識(shí)梳理1.成因:導(dǎo)體棒做切割磁感線(xiàn)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.2.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì):由于 而產(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:與 有關(guān).洛倫茲力導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)【深度思考】動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛倫茲力有
5、關(guān),洛倫茲力做功嗎?解析解析(1)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中的自由電子,不僅隨導(dǎo)體以速度v運(yùn)動(dòng),而且還沿導(dǎo)體以速度u做定向移動(dòng),如圖所示.因此,導(dǎo)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.(2)從做功角度分析,由于F合與v合垂直,所以它對(duì)電子不做功.答案答案洛倫茲力不做功.解析答案n典例精析例例2我國(guó)處在地球的北半球,飛機(jī)在我國(guó)上空勻速地巡航,機(jī)翼保持水平,飛機(jī)高度不變,由于地磁場(chǎng)的作用,金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差.設(shè)左側(cè)機(jī)翼末端處的電勢(shì)為1,右側(cè)機(jī)翼末端處的電勢(shì)為2,則()A.飛機(jī)從西向東飛時(shí),1比2高B.飛機(jī)從東向西飛時(shí),2比1高C.飛機(jī)從南向北飛時(shí),1
6、比2高D.飛機(jī)從北向南飛時(shí),2比1高解析答案解析解析在北半球,地磁場(chǎng)有豎直向下的分量,飛機(jī)在水平飛行過(guò)程中,機(jī)翼切割磁感線(xiàn),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),應(yīng)用右手定則可以判斷兩邊機(jī)翼的電勢(shì)高低.伸開(kāi)右手,讓大拇指與其余四指在同一平面內(nèi),并且垂直,讓磁感線(xiàn)穿過(guò)手心,即手心朝上,大拇指指向飛機(jī)的飛行方向,其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向,由于不是閉合電路,電路中只存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),仍然按照有電流來(lái)判斷,整個(gè)切割磁感線(xiàn)的兩邊機(jī)翼就是電源,在電源內(nèi)部,電流是從低電勢(shì)處流向高電勢(shì)處的.因此不管飛機(jī)向哪個(gè)方向飛行,都是左邊機(jī)翼末端電勢(shì)高,即A、C選項(xiàng)正確.答案答案AC返回解析答案總結(jié)提升例例3半徑為r、電阻為R的n匝
7、圓形線(xiàn)圈在邊長(zhǎng)為l的正方形abcd外,勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿(mǎn)并垂直穿過(guò)該正方形區(qū)域,如圖3甲所示.當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示時(shí),求穿過(guò)圓形線(xiàn)圈磁通量的變化率為多大?t0時(shí)刻線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流為多少?圖3根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總結(jié)提升再根據(jù)閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流返回總結(jié)提升感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的對(duì)比感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因磁場(chǎng)的變化導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)移動(dòng)電荷的非靜電力感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的分力回路中相當(dāng)于電源的部分處于變化磁場(chǎng)中的線(xiàn)圈部分做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體方向判斷楞次定律右手定則大小計(jì)算方法 EnEBlvsin vB時(shí),EBlv
8、 三、電磁感應(yīng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)切割問(wèn)題n典例精析例例4長(zhǎng)為l的金屬棒ab以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖4所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求:圖4解析答案(1)ab棒各點(diǎn)的平均速率;解析解析ab棒中點(diǎn)的速率(2)ab兩端的電勢(shì)差;返回解析答案總結(jié)提升(3)經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過(guò)面積中磁通量為多少?此過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?解析解析經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過(guò)的扇形面積為S,則:由法拉第電磁感應(yīng)定律得:總結(jié)提升返回導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn):圖5 四、電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題n典例精析例例5如圖6甲所示,有一面積為S100 cm2的金屬環(huán),電阻為R0.1 ,環(huán)中磁場(chǎng)的變化規(guī)律如圖乙所示,且磁場(chǎng)方向
9、垂直紙面向里,在12 s時(shí)間內(nèi),通過(guò)金屬環(huán)的電荷量是多少?圖6返回解析答案總結(jié)提升答案答案0.01 C總結(jié)提升返回總結(jié)提升求解電路中通過(guò)的電荷量時(shí),一定要用平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和平均感應(yīng)電流計(jì)算. 對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 自查自糾解析答案1.(感生電場(chǎng)問(wèn)題)如圖7所示,內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上,環(huán)內(nèi)有一帶負(fù)電的小球,整個(gè)裝置處于豎直向下的磁場(chǎng)中,當(dāng)磁場(chǎng)突然增強(qiáng)時(shí),小球?qū)?)A.沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)B.沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)C.在原位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)D.仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)解析解析當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),由楞次定律知感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?,即感生電?chǎng)沿逆時(shí)針?lè)较颍瑤ж?fù)電的小球在電場(chǎng)力作用下沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng).A圖7解析答案2.
10、(En及EBlv的比較應(yīng)用)(多選)如圖8所示,一導(dǎo)線(xiàn)彎成半徑為a的半圓形閉合回路.虛線(xiàn)MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng),直徑CD始終與MN垂直.從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是()A.感應(yīng)電流方向不變B.CD段直導(dǎo)線(xiàn)始終不受安培力C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmBav圖8解析解析導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由右手定則可知,感應(yīng)電流方向不變,A正確;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值即切割磁感線(xiàn)等效長(zhǎng)度最大時(shí)的電動(dòng)勢(shì),故EmBav,C正確;答案答案ACD3.(電磁感應(yīng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)切割問(wèn)題)如圖9所示,一個(gè)半徑為r的銅盤(pán),在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)方向與盤(pán)面垂直,在盤(pán)的中心軸與邊緣處分別安裝電刷.設(shè)整個(gè)回路電阻為R,當(dāng)銅盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為時(shí),通過(guò)電阻的電流為_(kāi).解析答案圖9返回解析答案圖104.(電磁感應(yīng)中的電荷量計(jì)算)物理實(shí)驗(yàn)中,常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷量.如圖10所示,探測(cè)線(xiàn)圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.已知線(xiàn)圈的匝數(shù)為n,面積為S,線(xiàn)圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線(xiàn)圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,開(kāi)始時(shí)線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直,現(xiàn)把探測(cè)線(xiàn)圈翻轉(zhuǎn)180,沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量為q,由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為()C