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1、课标定位定位学学习目目标：1.了解感生了解感生电场，知道感生，知道感生电动势产生生的原因会判断感生的原因会判断感生电动势的方向，并会的方向，并会计算它算它的大小的大小2了解了解动生生电动势的的产生以及与洛生以及与洛伦兹力的关系力的关系.会判断会判断动生生电动势的方向，并会的方向，并会计算它的大小算它的大小.3了解了解电磁感磁感应规律的一般律的一般应用，会用，会联系科技系科技实例例进行分析行分析高二物理电磁感应现象重点重点难点：点：1.感生感生电动势以及以及动生生电动势的的产生机生机理理2灵活运用灵活运用电磁感磁感应定律和楞次定律解决定律和楞次定律解决电磁感磁感应问题高二物理电磁感应现象 核心要
2、点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第五五节节电电磁磁感感应应现现象象的的两两类类情情况况课前自主学案课前自主学案高二物理电磁感应现象课前自主学案课前自主学案一、一、电磁感磁感应现象中的感生象中的感生电场1电磁磁场理理论与感生与感生电场(1)电磁磁场理理论：变化的化的电场周周围产生磁生磁场，变化的化的磁磁场周周围产生生电场由由19世世纪60年代的年代的_提出提出(2)感生感生电场：变化的磁化的磁场周周围所所产生的生的电场麦克斯麦克斯韦高二物理电磁感应现象2感感应电动势(1)感感应电动势：感生感生电场中的中的导体正是在体正是在_的作用下，自的作用下，自由由电荷荷发
3、生定向移生定向移动，形成，形成_或或_.(2)非静非静电力就是力就是_对自由自由电荷的作用荷的作用二、二、电磁感磁感应现象中的洛象中的洛伦兹力力感生感生电场力力电流流产生生电动势感生感生电场高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象1.动生生电动势：导体在磁体在磁场中中_运运动时产生的生的电动势2.产生原因：由于生原因：由于导体中的自由体中的自由电子受到子受到_作用引起的，使自由作用引起的，使自由电荷做定向移荷做定向移动的非静的非静电力是力是_3.切割切割导体的特点：运体的特点：运动的的导体是体是_，所在的，所在的电路是路是_电路路切割磁感切割磁感线洛洛伦兹力力洛洛伦兹力力电源源内内高二物理电磁
4、感应现象核心要点突破核心要点突破一、感生一、感生电动势1产生机理生机理如如图451所示，当磁所示，当磁场变化化时，产生的感生生的感生电场的的电场线是与磁是与磁场方向垂直的曲方向垂直的曲线如果空如果空间存存在在闭合合导体，体，导体中的自由体中的自由电荷就会在荷就会在电场力的作力的作用下定向移用下定向移动，而，而产生感生感应电流，或者流，或者说导体中体中产生了感生了感应电动势高二物理电磁感应现象图451图452高二物理电磁感应现象2特点特点(1)感生感生电场是一种是一种涡旋旋电场，电场线是是闭合的合的.(2)感生感生电场的的产生跟空生跟空间中是否存在中是否存在闭合合电路无路无关关.3方向判定方向判
5、定感生感生电场的方向根据的方向根据闭合合电路路(或假想的或假想的闭合合电路路)中感中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断流的方向确定，即利用楞次定律判断.高二物理电磁感应现象即即时应用用(即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀)1某空某空间出出现了如了如图453所示的磁所示的磁场，当磁感，当磁感应强强度度变化化时，在垂直于磁，在垂直于磁场的方向上会的方向上会产生感生生感生电场，有关磁感，有关磁感应强强度的度的变化与感生化与感生电场的方向关的方向关系描述正确的是系描述正确的是()图453高二物理电磁感应现象A当磁感当磁感应强强度均匀增大度均匀增大时，感生，感生电场的的电场线从上向下看从上向下看应为顺
6、时针方向方向B当磁感当磁感应强强度均匀增大度均匀增大时，感生，感生电场的的电场线从上向下看从上向下看应为逆逆时针方向方向C当磁感当磁感应强强度均匀减小度均匀减小时，感生，感生电场的的电场线从上向下看从上向下看应为顺时针方向方向D当磁感当磁感应强强度均匀减小度均匀减小时，感生，感生电场的的电场线从上向下看从上向下看应为逆逆时针方向方向高二物理电磁感应现象解析：解析：选AD.感生感生电场中中电场线的方向用楞次定律的方向用楞次定律来判定：原磁来判定：原磁场向上且磁感向上且磁感应强强度在增大，在周度在增大，在周围有有闭合合导线的情况下，感的情况下，感应电流的磁流的磁场方向方向应与原与原磁磁场方向相反，
7、即感方向相反，即感应电流的磁流的磁场方向向下，再由方向向下，再由右手螺旋定右手螺旋定则得到感得到感应电流的方向是：从上向下看流的方向是：从上向下看应为顺时针方向，方向，则感生感生电场的方向从上向下看也的方向从上向下看也为顺时针方向；同理可知，原磁方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感方向向上且磁感应强强度减小度减小时，感生，感生电场的方向从上向下看的方向从上向下看应为逆逆时针方向方向选项AD正确正确高二物理电磁感应现象二、二、动生生电动势1产生机理生机理一段一段导体在做切割磁感体在做切割磁感线运运动时，导体内自由体内自由电荷荷随随导体在磁体在磁场中运中运动，则必受洛必受洛伦兹力，自由力，自由电荷
8、荷在洛在洛伦兹力作用下力作用下产生定向移生定向移动，这样自由自由电荷在荷在导体两端聚集，从而使体两端聚集，从而使导体两端体两端产生生电势差，差，这就就是是动生生电动势，此，此时若若电路路闭合，合，则电路中路中产生感生感应电流流高二物理电磁感应现象说明：明：(1)当当电路不路不闭合合时，切割磁感，切割磁感线的的导体两端体两端积聚聚电荷，荷，则在在导体内体内产生附加生附加电场，电荷在受洛荷在受洛伦兹力的同力的同时也受也受电场力作用力作用(2)电动势的的产生与生与电路是否路是否闭合无关合无关2方向判定方向判定动生生电动势的方向用右手定的方向用右手定则来判定，即来判定，即“四指四指”指指电动势的方向的
9、方向高二物理电磁感应现象3对动生生电动势中中电荷所受洛荷所受洛伦兹力的理解力的理解(1)运运动导体中的自由体中的自由电子，不子，不仅随随导体以速度体以速度v运运动，而且，而且还沿沿导体以体以速度速度u做定向移做定向移动，如，如图454所所示因此，示因此，导体中的体中的电子的合速度子的合速度v合合等于等于v和和u的矢量和，所以的矢量和，所以电子受子受到的洛到的洛伦兹力力为F合合ev合合B，F合合与与合速度合速度v合合 垂直垂直图454高二物理电磁感应现象(2)从做功角度分析，由于从做功角度分析，由于F合合与与v合合垂直，它垂直，它对电子子不做功，更具体地不做功，更具体地说，F合合的一个分量是的一
10、个分量是F1evB，这个分力做功，个分力做功，产生生动生生电动势F合合的另一个的另一个分量是分量是F2euB，阻碍，阻碍导体运体运动做做负功可以功可以证明明两个分力两个分力F1和和F2所做的功的代数和所做的功的代数和为零零结果仍果仍然是洛然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起力并不提供能量，而只是起传递能量能量的作用，即外力克服洛的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力力的一个分力F2所做所做的功通的功通过另一个分力另一个分力F1转化化为能量能量高二物理电磁感应现象即即时应用用(即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀)2下列下列说法中正确的是法中正确的是()A动生生电动势是洛是洛伦兹力的一个分力力的一个分力
11、对导体中自体中自由由电荷做功而引起的荷做功而引起的B因因为洛洛伦兹力力对运运动电荷始荷始终不做功，所以不做功，所以动生生电动势不是由洛不是由洛伦兹力而力而产生的生的C动生生电动势的方向可以由右手定的方向可以由右手定则来判定来判定D导体棒切割磁感体棒切割磁感线产生感生感应电流，受到的安培流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反力一定与受到的外力大小相等、方向相反高二物理电磁感应现象解解析析：选AC.洛洛伦兹力力的的一一个个分分力力对导体体中中自自由由电荷荷做做功功是是产生生动生生电动势的的本本质，A、C正正确确，B错误；只只有有在在导体体棒棒做做匀匀速速切切割割时，除除安安培培力力以以
12、外外的的力力的的合合力力才才与与安安培培力力大大小小相相等等、方方向向相相反反，做做变速速运运动时不成立，故不成立，故D错误高二物理电磁感应现象课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一感应电场方向的判断感应电场方向的判断例例例例1 1 如如图455所示，内壁光滑、所示，内壁光滑、水平放置的玻璃水平放置的玻璃圆环内，有一直径略内，有一直径略小于小于圆环直径的直径的带正正电的小球，以速的小球，以速率率v0沿逆沿逆时针方向匀速方向匀速转动，若在此，若在此空空间突然加上方向突然加上方向竖直向上、磁感直向上、磁感应强强度度B随随时间成正比例增加的成正比例增加的变化磁化磁场设运运动过程中小球程中小球带电荷量不
13、荷量不变，那么，那么()图455高二物理电磁感应现象A小球小球对玻璃玻璃圆环的的压力一定不断增大力一定不断增大B小球所受的磁小球所受的磁场力一定不断增大力一定不断增大C小球先沿逆小球先沿逆时针方向减速运方向减速运动，之后沿，之后沿顺时针方向加速运方向加速运动D磁磁场力力对小球一直不做功小球一直不做功【思路点思路点拨】解答本解答本题时可按以下思路分析：可按以下思路分析：高二物理电磁感应现象【精精讲精析精析】变化的磁化的磁场将将产生感生生感生电场，这种种感生感生电场由于其由于其电场线是是闭合的合的,也称也称为涡旋旋电场，其其场强强方向可借助方向可借助电磁感磁感应现象中感象中感应电流方向的流方向的判
14、定方法，使用楞次定律判断当磁判定方法，使用楞次定律判断当磁场增增强强时，会，会产生生顺时针方向的方向的涡旋旋电场，电场力先力先对小球做小球做负功使其速度减功使其速度减为零，后零，后对小球做正功使其沿小球做正功使其沿顺时针方向做加速运方向做加速运动，所以，所以C正确；磁正确；磁场力始力始终与小球与小球运运动方向垂直，因此始方向垂直，因此始终对小球不做功，小球不做功，D正确；正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的的压高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象【答案答案】CD【规律律总结】本本题的关的关键是判断出感生是判断出感生电场的方的方向，感生向，感
15、生电场对小球做功，使小球做功，使带电小球的小球的动能能发生生变化化高二物理电磁感应现象变式式训练1如如图456所示，一金属半所示，一金属半圆环置置于匀于匀强强磁磁场中，当磁中，当磁场突然减弱突然减弱时，则两端点的两端点的电势()AN点点电势高高BM点点电势高高C若磁若磁场不不变，将半，将半圆环绕MN轴旋旋转180的的过程中，程中，N点点电势高高D若磁若磁场不不变，将半，将半圆环绕MN轴旋旋转180的的过程中，程中，M点点电势高高图456高二物理电磁感应现象解析：解析：选BD.将半将半圆环补充充为圆形回路，由楞次定形回路，由楞次定律可判断律可判断圆环中中产生的感生的感应电动势方向在半方向在半圆环
16、中中由由N指向指向M，即，即M点点电势高，高，B正确；若磁正确；若磁场不不变，半半圆环绕MN轴旋旋转180的的过程中，由楞次定律可程中，由楞次定律可判断，半判断，半圆环中中产生的感生的感应电动势在半在半圆环中由中由N指向指向M，即，即M点点电势高，高，D正确正确高二物理电磁感应现象 如如图457所示，所示，L10.5 m，L20.8 m，回路回路总电阻阻为R0.2 ，M0.04 kg，导轨光滑，光滑，开始开始时磁磁场B01 T现使磁感使磁感应强强度以度以B/t0.2 T/s的的变化率均化率均匀地增大，匀地增大，试求：当求：当t为多少多少时，M刚离开地面？离开地面？(g取取10 m/s2)类型二
17、类型二感生电动势的计算感生电动势的计算例例例例2 2图457高二物理电磁感应现象【思路点思路点拨】回路中原磁回路中原磁场方向向下，且磁通方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁流的磁场方向向上，根据安培定方向向上，根据安培定则可以判知，可以判知，ab中的感中的感应电流的方向是流的方向是ab，由左手定，由左手定则可知，可知，ab所受安所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物培力的方向水平向左，从而向上拉起重物高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象【答案答案】5 s【规律律总结】在在审题时应加加强强对某些关某些关键“字字眼眼”的理解，如本的理解，如
18、本题中的中的“刚好好”两个字，就两个字，就说明明了地面此了地面此时对物体无支持力了物体无支持力了高二物理电磁感应现象变式式训练2(2011年泉州高二年泉州高二检测)如如图458所所示的匀示的匀强强磁磁场中，有两根相距中，有两根相距20 cm固定的平行金固定的平行金属光滑属光滑导轨MN和和PQ.磁磁场方向垂直于方向垂直于MN、PQ所在所在平面平面导轨上放置着上放置着ab、cd两根平行的可两根平行的可动金属金属细棒在两棒中点棒在两棒中点OO之之间拴一根拴一根40 cm长的的细绳，绳长保持不保持不变设磁感磁感应强强度度B以以1.0 T/s的的变化率均匀减小，化率均匀减小，abdc回路的回路的电阻阻为
19、0.50 .求：求：当当B减小到减小到10 T时，两可，两可动边所所受磁受磁场力和力和abdc回路消耗的功率回路消耗的功率图458高二物理电磁感应现象答案：答案：均均为0.32 N0.0128 W高二物理电磁感应现象 如如图459所示，三角形金所示，三角形金属框架属框架MON平面与匀平面与匀强强磁磁场B垂直，垂直，导体体ab能能紧贴金属框架运金属框架运动，且始，且始终与与导轨ON垂直当垂直当导体体ab从从O点点开始匀速向右平开始匀速向右平动时，速度，速度为v0，试求求bOc回路中回路中某某时刻的感刻的感应电动势随随时间变化的函数关系式化的函数关系式类型三类型三动生电动势的计算动生电动势的计算例
20、例例例3 3图459高二物理电磁感应现象【思路点思路点拨】导体体ab在切割磁感在切割磁感线的运的运动过程程中，在回路中的有效切割中，在回路中的有效切割长度度bc随随时间做做线性性变化，由于化，由于题中要求的是感中要求的是感应电动势瞬瞬时表达式，表达式，故可用公式故可用公式EBlv求解求解高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象变式式训练3如如图4510所示，金属杆所示，金属杆ab以恒定以恒定的速率的速率v在光滑平行在光滑平行导轨上向右滑行，上向右滑行，设整个整个电路路中中总电阻阻为R(恒定不恒定不变)，整个装置置于垂直，整个装置置于垂直纸面面向里的匀向里的匀强强磁磁场中，下
21、列叙述正确的是中，下列叙述正确的是()图4510高二物理电磁感应现象Aab杆中的杆中的电流与速率流与速率v成正比成正比B磁磁场作用于作用于ab杆的安培力与速率杆的安培力与速率v成正比成正比C电阻阻R上上产生生的的电热功功率率与与速速率率v的的平平方方成成正正比比D外力外力对ab杆做功的功率与速率杆做功的功率与速率v的平方成正比的平方成正比高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象类型四类型四电磁感应的图象问题电磁感应的图象问题例例例例4 4 如如图4511甲甲所所示示，矩矩形形导线框框abcd固固定定在在匀匀强强磁磁场中中，磁磁感感线的的方方向向与与导线框框所所在在平平面面垂垂直直规定定磁磁场的
22、的正正方方向向垂垂直直纸面面向向里里，磁磁感感应强强度度B随随时间变化化的的规律律如如图乙乙所所示示，若若规定定顺时针方方向向为感感应电流流i的的正正方方向向，下下列列it图(如如图丙丙)中正确的是中正确的是()高二物理电磁感应现象丙丙图4511高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象【答案答案】D【规律律总结】有关有关电磁感磁感应图象的象的选择题，采，采取排除法判断比取排除法判断比较简单，首先利用方向排除，首先利用方向排除错误选项，其次再根据大小排除，其次再根据大小排除错误选项高二物理电磁感应现象变式式训练4(2011年年广广西西百百校校联考考)如如图4512所所示示，等等腰腰三三角角形形内内分分布布有有垂垂直直于于纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场，它它的的底底边在在x轴上上且且长为2L，高高为L，纸面面内内一一边长为L的的正正方方形形导线框框沿沿x轴正正方方向向做做匀匀速速直直线运运动穿穿过匀匀强强磁磁场区区域域，在在t0时刻刻恰恰好好位位于于图4512所所示示的的位位置置，以以顺时针方方向向为导线框框中中电流流的的正正方方向向，在在图4513中中，能能够正正确确表表示示导线框的框的电流流位移位移(Ix)关系的是关系的是()高二物理电磁感应现象图4512图4513高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象高二物理电磁感应现象
