《2018-2019学年高中物理 第四章 电磁感应 4.5 电磁感应现象的两类情况课件 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理 第四章 电磁感应 4.5 电磁感应现象的两类情况课件 新人教版选修3-2（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5电磁感应现象的两类情况【自主预习】【自主预习】1.1.电磁感应现象中的感生电场电磁感应现象中的感生电场: :(1)(1)感生电场感生电场: :磁场磁场_时在空间激发的一种时在空间激发的一种_。(2)(2)感生电动势感生电动势: :由由_产生的感应电动势。产生的感应电动势。(3)(3)感生电动势中的感生电动势中的“非静电力非静电力”:_:_对自由电对自由电荷的作用力。荷的作用力。变化变化电场电场感生电场感生电场感生电场感生电场(4)(4)感生电场的方向感生电场的方向: :与所产生的感应电流方向与所产生的感应电流方向_,_,可利用可利用_和和_定则来判断。定则来判断。相同相同楞次定律楞次定律右手
2、右手2.2.电磁感应现象中的洛伦兹力电磁感应现象中的洛伦兹力: :(1)(1)动生电动势动生电动势: :由于由于_而产生的感应电动势。而产生的感应电动势。(2)(2)动生电动势中的动生电动势中的“非静电力非静电力”: :自由电荷因随导体自由电荷因随导体棒运动而受到棒运动而受到_,_,非静电力与非静电力与_有关。有关。导体运动导体运动洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力【预习小测】【预习小测】1.(1.(多选多选) )下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )A.A.感生电场由变化的磁场产生感生电场由变化的磁场产生B.B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场
3、C.C.感生电场的方向也可以用楞次定律和右手螺旋定则感生电场的方向也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定来判定D.D.感生电场的电场线是闭合曲线感生电场的电场线是闭合曲线, ,其方向一定是沿逆时其方向一定是沿逆时针方向针方向【解析】【解析】选选A A、C C。磁场变化时在空间激发感生电场。磁场变化时在空间激发感生电场, ,其其方向与所产生的感应电流方向相同方向与所产生的感应电流方向相同, ,可由楞次定律和右可由楞次定律和右手螺旋定则判定手螺旋定则判定, ,故故A A、C C正确正确,B,B、D D错误。错误。2.(2.(多选多选) )某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线某空间出现了如图所示的一
4、组闭合的电场线, ,这可能是这可能是( () )A.A.沿沿ABAB方向的磁场迅速减弱方向的磁场迅速减弱B.B.沿沿ABAB方向的磁场迅速增强方向的磁场迅速增强C.C.沿沿BABA方向的磁场迅速增强方向的磁场迅速增强D.D.沿沿BABA方向的磁场迅速减弱方向的磁场迅速减弱【解析】【解析】选选A A、C C。假设存在圆形闭合回路。假设存在圆形闭合回路, ,回路中应产回路中应产生与电场同向的感应电流生与电场同向的感应电流, ,由安培定则可知由安培定则可知, ,感应电流感应电流的磁场向下的磁场向下, ,所以根据楞次定律所以根据楞次定律, ,引起感应电流的应是引起感应电流的应是方向向下的磁场迅速减弱或
5、方向向上的磁场迅速增强方向向下的磁场迅速减弱或方向向上的磁场迅速增强, ,故故A A、C C正确。正确。3.(3.(多选多选) )北半球某地的地磁场磁感应强度的竖直分量北半球某地的地磁场磁感应强度的竖直分量大小为大小为4.5104.510-5-5T T。一灵敏电压表连接在当地入海河段。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸的两岸, ,河宽河宽100m,100m,该河段涨潮和落潮时有海水该河段涨潮和落潮时有海水( (视为导视为导体体) )流过。设落潮时流过。设落潮时, ,海水自西向东流海水自西向东流, ,流速为流速为2m/s2m/s。下。下列说法正确的是列说法正确的是( () )A.A.电压表记录
6、的电压为电压表记录的电压为5mV5mVB.B.电压表记录的电压为电压表记录的电压为9mV9mVC.C.河南岸的电势较高河南岸的电势较高D.D.河北岸的电势较高河北岸的电势较高 【解析】【解析】选选B B、D D。根据法拉第电磁感应定律得。根据法拉第电磁感应定律得:E=BLv:E=BLv=9mV,=9mV,所以所以A A错误错误,B,B正确正确; ;在北半球地磁场磁感应强度的在北半球地磁场磁感应强度的竖直分量为竖直向下竖直分量为竖直向下, ,根据右手定则可判断河北岸的电根据右手定则可判断河北岸的电势较高势较高, ,所以所以C C错误错误,D,D正确。正确。4.4.一根导体棒一根导体棒abab在水
7、平方向的匀强磁场中自由下落在水平方向的匀强磁场中自由下落, ,并并始终保持水平方向且与磁场方向垂直。如图所示始终保持水平方向且与磁场方向垂直。如图所示, ,则有则有( () )A.UA.Uabab=0=0B.B.a a b b,U,Uabab保持不变保持不变C.C.a ab b,U,Uabab越来越大越来越大D.D.a a b b,U,Uabab越来越大越来越大【解析】【解析】选选D D。导体棒下落过程中速度越来越大。导体棒下落过程中速度越来越大, ,根据根据公式公式E=BE=Blv v可知感应电动势越来越大可知感应电动势越来越大, ,导体棒导体棒a a、b b两端两端的电势差越来越大的电势差
8、越来越大, ,由右手定则可得由右手定则可得,b,b端的电势高端的电势高,a,a端端的电势低的电势低, ,即即a a b b。故。故D D正确。正确。主题一电磁感应现象中的感应电场主题一电磁感应现象中的感应电场【互动探究】【互动探究】如图所示如图所示, ,一个闭合电路静止于磁场中一个闭合电路静止于磁场中, ,当磁场变强时当磁场变强时, ,请思考如下问题请思考如下问题: :(1)(1)闭合回路中是否产生了感应电动势闭合回路中是否产生了感应电动势, ,为什么为什么? ?提示提示: :磁场变化时在空间中激发出一种电场磁场变化时在空间中激发出一种电场, ,这种电场这种电场对自由电荷产生力的作用对自由电荷
9、产生力的作用, ,形成电流形成电流, ,或者说产生了感或者说产生了感应电动势。应电动势。(2)(2)如果产生了感应电动势如果产生了感应电动势, ,是哪一种作用扮演了非静是哪一种作用扮演了非静电力的角色电力的角色? ?提示提示: :所谓的非静电力就是感生电场的作用所谓的非静电力就是感生电场的作用, ,闭合导体闭合导体中的自由电荷在这种电场力作用下做定向运动。中的自由电荷在这种电场力作用下做定向运动。(3)(3)怎样判断感生电场的方向怎样判断感生电场的方向? ?提示提示: :根据楞次定律和右手定则判断感生电场方向。根据楞次定律和右手定则判断感生电场方向。【探究总结】【探究总结】对感生电场的理解对感
10、生电场的理解麦克斯韦在他的电磁理论中指出麦克斯韦在他的电磁理论中指出: :变化的磁场能在周围变化的磁场能在周围空间激发电场空间激发电场, ,这种电场叫感生电场。这种电场叫感生电场。(1)(1)感生电场是一种涡旋电场感生电场是一种涡旋电场, ,电场线是闭合的。电场线是闭合的。(2)(2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关。感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关。(3)(3)感生电场的方向根据闭合电路感生电场的方向根据闭合电路( (或假想的闭合电路或假想的闭合电路) )中感应电流的方向确定。中感应电流的方向确定。【典例示范】【典例示范】英国物理学家麦克斯韦认为英国物理学家麦克斯韦认为,
11、 ,磁场变化时会在空间激发磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示感生电场。如图所示, ,一个半径为一个半径为r r的绝缘细圆环水平的绝缘细圆环水平放置放置, ,环内存在竖直向上的匀强磁场环内存在竖直向上的匀强磁场B,B,环上套一带电荷环上套一带电荷量为量为+q+q的小球的小球, ,已知磁感应强度已知磁感应强度B B随时间均匀增加随时间均匀增加, ,其变其变化率为化率为k,k,若小球在环上运动一周若小球在环上运动一周, ,则感生电场对小球的则感生电场对小球的作用力所做功的大小是作用力所做功的大小是( () )A.0A.0B. rB. r2 2qkqk C.2r C.2r2 2qkqkD.rD.
12、r2 2qkqk【解题指南】【解题指南】解答本题应注意以下两点解答本题应注意以下两点: :(1)(1)变化的磁场在周围空间产生感生电场。变化的磁场在周围空间产生感生电场。(2)(2)感生电场的方向可由楞次定律和右手螺旋定则判断。感生电场的方向可由楞次定律和右手螺旋定则判断。【解析】【解析】选选D D。根据法拉第电磁感应定律可知。根据法拉第电磁感应定律可知, ,磁场变磁场变化产生的感生电动势为化产生的感生电动势为E= rE= r2 2=kr=kr2 2, ,小球在环上小球在环上运动一周运动一周, ,则感生电场对小球的作用力所做功的大小则感生电场对小球的作用力所做功的大小W=qE=rW=qE=r2
13、 2qk,qk,故故D D正确。正确。【探究训练】【探究训练】1.(1.(多选多选)(2018)(2018长治高二检测长治高二检测) )某空间出现了如图所某空间出现了如图所示的磁场示的磁场, ,当磁感应强度变化时当磁感应强度变化时, ,在垂直于磁场的方向在垂直于磁场的方向上会产生感生电场上会产生感生电场, ,有关磁感应强度的变化与感生电场有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是的方向关系描述正确的是( () )A.A.当磁感应强度均匀增大时当磁感应强度均匀增大时, ,感生电场的电场线从上向感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向下看应为顺时针方向B.B.当磁感应强度均匀增大时当磁感
14、应强度均匀增大时, ,感生电场的电场线从上向感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向下看应为逆时针方向C.C.当磁感应强度均匀减小时当磁感应强度均匀减小时, ,感生电场的电场线从上向感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向下看应为顺时针方向D.D.当磁感应强度均匀减小时当磁感应强度均匀减小时, ,感生电场的电场线从上向感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向下看应为逆时针方向【解析】【解析】选选A A、D D。本题可利用穿过线圈的磁通量变化。本题可利用穿过线圈的磁通量变化时产生感应电流的判断方法。当磁感应强度均匀增大时产生感应电流的判断方法。当磁感应强度均匀增大时时, ,由楞次定律和安培定则可
15、知从上向下看由楞次定律和安培定则可知从上向下看, ,感生电场感生电场方向为顺时针方向方向为顺时针方向,A,A正确、正确、B B错误错误; ;当磁感应强度均匀当磁感应强度均匀减小时减小时, ,由楞次定律和安培定则可知从上向下看由楞次定律和安培定则可知从上向下看, ,感生感生电场的方向为逆时针方向电场的方向为逆时针方向,C,C错误、错误、D D正确。正确。2.2.如图所示是一个水平放置的玻璃圆环形如图所示是一个水平放置的玻璃圆环形小槽小槽, ,槽内光滑槽内光滑, ,槽宽度和深度处处相同。槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中槽中, ,让它
16、获得一初速度让它获得一初速度v v0 0, ,与此同时与此同时, ,有一变化的磁场有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所对应的圆面积垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所对应的圆面积, ,磁感应磁感应强度的大小跟时间成正比例增大强度的大小跟时间成正比例增大, ,方向竖直向下。设小方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变球在运动过程中电荷量不变, ,则则( () )A.A.小球受到的向心力大小不变小球受到的向心力大小不变B.B.小球受到的向心力大小不断增大小球受到的向心力大小不断增大C.C.磁场力对小球做了功磁场力对小球做了功D.D.小球受到的磁场力大小与时间成正比小球受到的磁场力大小与时间成正比【
17、解析】【解析】选选B B。当磁感应强度随时间均匀增大时。当磁感应强度随时间均匀增大时, ,将产将产生一恒定的感生电场生一恒定的感生电场, ,由楞次定律知由楞次定律知, ,电场方向和小球电场方向和小球初速度方向相同初速度方向相同, ,因小球带正电因小球带正电, ,安培力对小球做正功安培力对小球做正功, ,小球速率逐渐增大小球速率逐渐增大, ,向心力也随着增大向心力也随着增大, ,故故A A错错,B,B对对; ;洛洛伦兹力对运动电荷不做功伦兹力对运动电荷不做功, ,故故C C错错; ;带电小球所受洛伦兹带电小球所受洛伦兹力力F=qBv,F=qBv,随着速率的增大而增大随着速率的增大而增大, ,同时
18、同时Bt,Bt,则则F F和和t t不不成正比成正比, ,故故D D错。错。【补偿训练】【补偿训练】( (多选多选) )闭合回路由电阻闭合回路由电阻R R与导线组成与导线组成, ,其内部磁场大小其内部磁场大小按图乙所示按图乙所示B-tB-t图变化图变化, ,方向如图甲所示方向如图甲所示, ,则回路中则回路中( () )A.A.电流方向为顺时针方向电流方向为顺时针方向B.B.电流越来越大电流越来越大C.C.磁通量的变化率恒定不变磁通量的变化率恒定不变D.D.产生的感应电动势越来越大产生的感应电动势越来越大【解析】【解析】选选A A、C C。由楞次定律可以判断电流方向为顺。由楞次定律可以判断电流方
19、向为顺时针方向时针方向,A,A项正确项正确; ;由法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律E=n E=n 可可得得,E=n S,E=n S,由图乙可知由图乙可知 是恒量是恒量, ,所以电动势恒所以电动势恒定定,D,D项错误项错误; ;根据欧姆定律根据欧姆定律, ,电路中电流是不变的电路中电流是不变的,B,B项项错误错误; ;由于磁场均匀增加由于磁场均匀增加, ,线圈面积不变线圈面积不变, ,所以磁通量的所以磁通量的变化率恒定不变变化率恒定不变,C,C项正确。项正确。主题二电磁感应现象中的洛伦兹力主题二电磁感应现象中的洛伦兹力【互动探究】【互动探究】如图如图, ,金属导体棒金属导体棒abab在均匀
20、磁场中运动在均匀磁场中运动, ,请探究以下问请探究以下问题题: :(1)(1)导体中的自由电子受到什么力的作用导体中的自由电子受到什么力的作用? ?提示提示: :导体在磁场中做切割磁感线运动时导体在磁场中做切割磁感线运动时, ,导体中的自导体中的自由电子受洛伦兹力作用。由电子受洛伦兹力作用。(2)(2)动生电动势产生的实质是动生电动势产生的实质是_。洛伦兹力洛伦兹力( (非静电力非静电力) )使使电子做定向移动电子做定向移动(3)(3)把图中的导体棒把图中的导体棒abab用导线连接起来构成闭合回路用导线连接起来构成闭合回路, ,请从能量转化与守恒的角度推导动生电动势的表达式。请从能量转化与守恒
21、的角度推导动生电动势的表达式。提示提示: :导体棒导体棒abab在磁场中向右做匀速运动时在磁场中向右做匀速运动时, ,导体棒中导体棒中的电子由于受到洛伦兹力的作用在竖直方向上定向移的电子由于受到洛伦兹力的作用在竖直方向上定向移动动, ,假定形成的电流大小为假定形成的电流大小为I,I,则安培力则安培力F F安安=BI=BIl, ,方向水方向水平向左。为了使导体棒保持匀速运动平向左。为了使导体棒保持匀速运动, ,作用在导体棒上作用在导体棒上的外力大小的外力大小F F等等于安培力于安培力F F安安, ,即即F=FF=F安安=BI=BIl。外力做功的。外力做功的功率功率P=Fv=BIP=Fv=BIlv
22、,v,设感应电动势为设感应电动势为E,E,闭合电路中的电功闭合电路中的电功率率P P总总=EI,=EI,由于导体棒匀速运动由于导体棒匀速运动, ,根据能量的转化与守恒根据能量的转化与守恒定律知定律知P P总总=P,=P,即即BIBIlv=EI,v=EI,所以动生电动势所以动生电动势E=BE=Blv v。 【探究总结】【探究总结】1.1.感生电动势和动生电动势的区别感生电动势和动生电动势的区别: :感生电动势感生电动势动生电动势动生电动势产生原因产生原因磁场的变化磁场的变化导体做切割磁感线运动导体做切割磁感线运动移动电荷移动电荷的非静的非静电力电力感生电场感生电场对自由电荷对自由电荷的电场力的电
23、场力导体中自由电荷所受洛伦导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力兹力沿导体方向的分力感生电动势感生电动势动生电动势动生电动势回路中相回路中相当于电源当于电源的部分的部分处于变化处于变化磁场中的磁场中的线圈部分线圈部分做切割磁感线运动的导体做切割磁感线运动的导体2.2.用功和能的观点解决电磁感应问题用功和能的观点解决电磁感应问题: :(1)(1)在电磁感应现象中在电磁感应现象中, ,分析清楚电磁感应过程中能量分析清楚电磁感应过程中能量转化关系转化关系, ,往往是解决电磁感应问题的关键。往往是解决电磁感应问题的关键。(2)(2)基本思路基本思路: :受力分析受力分析弄清哪些力做功弄清哪些力做功
24、( (正功还是负正功还是负功功)明确有哪些形式的能量参与转化明确有哪些形式的能量参与转化( (哪些增哪些减哪些增哪些减)由动能定理或能量守恒定律列方程求解由动能定理或能量守恒定律列方程求解; ;其能量转其能量转化特点化特点: :【典例示范】【典例示范】( (多选多选)(2018)(2018温州高二检测温州高二检测) )如图所示如图所示, ,平行金属导轨平行金属导轨MNMN和和PQ,PQ,它们的电阻可以它们的电阻可以忽略不计。在忽略不计。在M M和和P P之间接有阻值为之间接有阻值为R=3.0R=3.0的定值电阻的定值电阻, ,导体棒导体棒abab长长l=0.5m=0.5m。其电阻不计。其电阻不
25、计, ,且与导轨接触良好且与导轨接触良好, ,整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中, ,磁感应强度磁感应强度B=0.4TB=0.4T。现使。现使abab以以v=10m/sv=10m/s的速度向右做匀速运动。的速度向右做匀速运动。以下判断正确的是以下判断正确的是( () )A.A.导体棒导体棒abab中的感应电动势中的感应电动势E=2.0VE=2.0VB.B.电路中的电流电路中的电流I=0.5AI=0.5AC.C.导体棒导体棒abab所受安培力方向向右所受安培力方向向右D.D.拉力做功的功率为拉力做功的功率为 W W【解题指南】【解题指南】解答本题应注意以下三
26、点解答本题应注意以下三点: :(1)(1)由由E=BE=Blv v求出感应电动势求出感应电动势, ,由欧姆定律可以求出感应由欧姆定律可以求出感应电流。电流。(2)(2)由右手定则判断出感应电流方向由右手定则判断出感应电流方向, ,然后由左手定则然后由左手定则判断出安培力方向。判断出安培力方向。(3)(3)由安培力公式求出安培力由安培力公式求出安培力, ,由平衡条件求出拉力由平衡条件求出拉力, ,然然后由后由P=FvP=Fv求出拉力的功率。求出拉力的功率。【解析】【解析】选选A A、D D。感应电动势。感应电动势:E=B:E=Blv=0.4v=0.40.50.510V10V=2V,=2V,故故A
27、 A正确正确; ;电路电流电路电流:I= :I= 故故B B错误错误; ;由右由右手定则可知手定则可知, ,感应电流由感应电流由b b流向流向a,a,由左手定则可知由左手定则可知, ,安培安培力水平向左力水平向左, ,故故C C错误错误;ab;ab受到的安培力受到的安培力:F:F安安=BI=BIl=0.4=0.4 0.5N= N,ab0.5N= N,ab匀速运动匀速运动, ,由平衡条件可得由平衡条件可得:F=F:F=F安安= = N, N,拉力的功率拉力的功率:P=Fv= :P=Fv= 10W= W,10W= W,故故D D正确。正确。【探究训练】【探究训练】(2018(2018汉中高二检测汉
28、中高二检测) )如图如图, ,两光滑平行金两光滑平行金属导轨间距为属导轨间距为l, ,直导线直导线MNMN垂直跨在导轨上垂直跨在导轨上, ,且与导轨接触良好且与导轨接触良好, ,整个装置处在垂直于纸面向里的匀整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中强磁场中, ,磁感应强度为磁感应强度为B B。电容器的电容为。电容器的电容为C,C,除电阻除电阻R R外外, ,导轨和导线的电阻均不计。现给导线导轨和导线的电阻均不计。现给导线MNMN一初速度一初速度, ,使导线使导线MNMN向右运动向右运动, ,当电路稳定后当电路稳定后,MN,MN以速度以速度v v向右做匀向右做匀速运动时速运动时( () )A.A.
29、电容器两端的电压为零电容器两端的电压为零B.B.电阻两端的电压为电阻两端的电压为B Blv vC.C.电容器所带电荷量为电容器所带电荷量为CBCBlv vD.D.为保持为保持MNMN匀速运动匀速运动, ,需对其施加的拉力大小为需对其施加的拉力大小为【解析】【解析】选选C C。当导线。当导线MNMN匀速向右运动时匀速向右运动时, ,导线导线MNMN产生产生的感应电动势恒定的感应电动势恒定, ,稳定后稳定后, ,电容器既不充电也不放电电容器既不充电也不放电, ,无电流产生无电流产生, ,故电阻两端无电压故电阻两端无电压, ,电容器两极板间电压电容器两极板间电压U=E=BU=E=Blv,v,所带电荷
30、量所带电荷量Q=CU=CBQ=CU=CBlv,v,故故A A、B B错错,C,C对对;MN;MN匀速匀速运动时运动时, ,因无电流而不受安培力因无电流而不受安培力, ,故拉力为零故拉力为零, ,故故D D错。错。【补偿训练】【补偿训练】1.(1.(多选多选) )如图所示如图所示, ,金属杆金属杆abab以恒定的速率以恒定的速率v v在光滑平在光滑平行导轨上向右滑行行导轨上向右滑行, ,设整个电路中总电阻为设整个电路中总电阻为R(R(恒定不变恒定不变),),整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中, ,下列叙述下列叙述中正确的是中正确的是( () )A.abA.a
31、b杆中的电流与速率杆中的电流与速率v v成正比成正比B.B.磁场作用于磁场作用于abab杆的安培力与速率杆的安培力与速率v v成正比成正比C.C.电阻电阻R R上产生的热功率与速率上产生的热功率与速率v v的二次方成正比的二次方成正比D.D.外力对外力对abab杆做功的功率与速率杆做功的功率与速率v v成正比成正比【解析】【解析】选选A A、B B、C C。由。由E=BE=Blv v和和I= I= 得得I= ,I= ,所以所以安培力安培力F=BIF=BIl= ,= ,电阻上产生的热功率电阻上产生的热功率P=IP=I2 2R=R= 外力对外力对abab做功的功率就等于回路产生的热功做功的功率就等
32、于回路产生的热功率。故率。故A A、B B、C C正确。正确。2.2.如图所示如图所示,xOy,xOy坐标系第一象限有垂直坐标系第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场纸面向外的匀强磁场, ,第三象限有垂直第三象限有垂直纸面向里的匀强磁场纸面向里的匀强磁场, ,磁感应强度大小磁感应强度大小均为均为B,B,第二、四象限内没有磁场。一个围成四分之一第二、四象限内没有磁场。一个围成四分之一圆弧形的导体环圆弧形的导体环Oab,Oab,其圆心在原点其圆心在原点O,O,开始时导体环在开始时导体环在第四象限第四象限, ,从从t=0t=0时刻起绕时刻起绕O O点在点在xOyxOy坐标平面内逆时针坐标平面内逆时针匀速转
33、动。若以逆时针方向的电流为正匀速转动。若以逆时针方向的电流为正, ,下列表示环内下列表示环内感应电流感应电流i i随时间随时间t t变化的图象中变化的图象中, ,正确的是正确的是( () )【解析】【解析】选选D D。在。在0 0 内内,Oa,Oa切割磁感线运动切割磁感线运动, ,根据右根据右手定则判断可知手定则判断可知, ,线框中感应电流的方向为顺时针方向线框中感应电流的方向为顺时针方向, ,为负值为负值; ; 内内,Ob,Ob切割磁感线运动切割磁感线运动, ,根据右手定则根据右手定则判断可知判断可知, ,线框中感应电流的方向为逆时针方向线框中感应电流的方向为逆时针方向, ,为正为正值值;
34、; 内内,Oa,Oa切割磁感线运动切割磁感线运动, ,根据右手定则判断根据右手定则判断可知可知, ,线框中感应电流的方向为逆时针方向线框中感应电流的方向为逆时针方向, ,为正值为正值; ; T T内内,Ob,Ob切割磁感线运动切割磁感线运动, ,根据右手定则判断可知根据右手定则判断可知, ,线框中感应电流的方向为顺时针方向线框中感应电流的方向为顺时针方向, ,为负值。无论哪为负值。无论哪个半径切割磁感线个半径切割磁感线, ,所产生的感应电动势大小都相同所产生的感应电动势大小都相同, ,设角速度为设角速度为,由感应电动势公式由感应电动势公式E= BLE= BL2 2和欧姆定和欧姆定律可知感应电流
35、的大小是不发生变化的律可知感应电流的大小是不发生变化的, ,由此可得知由此可得知A A、B B、C C错误错误,D,D正确。正确。3.3.如图所示如图所示, ,金属框架金属框架MONMON平面与匀强磁场平面与匀强磁场B B垂直垂直, ,导体导体abab能紧贴金属框架运动能紧贴金属框架运动, ,且始终与导轨且始终与导轨ONON垂直。当导体垂直。当导体abab从从O O点开始匀速向右平动时点开始匀速向右平动时, ,速度为速度为v v0 0, ,试求试求bOcbOc回路回路中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式。中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式。 【解析】【解析】设导体设导体abab从
36、从O O点出发时开始计时点出发时开始计时, ,经过时间经过时间t t后后, ,导体导体abab匀速运动的距离为匀速运动的距离为s,s,则有则有s=vs=v0 0t t。在。在bOcbOc中中, ,由由tan30tan30= = 有有 =v=v0 0t ttan30tan30, ,则导体则导体abab接入回路接入回路的的bcbc部分切割磁感线产生的感应电动势为部分切割磁感线产生的感应电动势为 在回路在回路bOcbOc中中, ,回路总感应电动势回路总感应电动势具体由导体具体由导体bcbc部分产生部分产生, ,因此因此, ,回路内总的感应电动势回路内总的感应电动势为为E E总总=E=E=答案答案: :E E总总= =【通法悟道】【通法悟道】与动生电动势有关的电磁感应问题与动生电动势有关的电磁感应问题(1)(1)动生电动势的大小动生电动势的大小E=BE=Blv,E= Bv,E= Bl2 2。(2)(2)用右手定则判断动生电动势的方向。用右手定则判断动生电动势的方向。(3)(3)电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。【课堂小结】【课堂小结】
