4.5电磁感应现象的两类情况(习题课)

一､对感生电场､感生电动势的理解：2、感生电动势：由感生电场（涡流电场）产生的电动势称为感生电动势。1、感生电场（涡流电场）：变化的磁场在其周围空间激发一种电场。3、感生电场的方向：判断方法：类似感应电流的判断方法（右手螺旋定则）；（注意：感生电场的电场线是闭合曲线与静电场的电场线不同。）4、感生电动势中的非静电力：是感生电场对自由电荷的作用力。5、感生电动势中的能量转化：E其他E电名师一号P17—巩固练习1第2页第2页共70页巩固练习1:如右图所示,内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上,环内有一带负电小球,整个装置处于竖直向下的磁场中,当磁场突然增大时,小球将()AA.沿顺时针方向运动B.沿逆时针方向运动C.在原位置附近往复运动D.仍然保持静止状态-第3页第3页共70页二､对动生电动势的理解：名师一号P19—41、动生电动势：指导体切割磁感线产生的电动势。2、充当非静电力：洛仑兹力4、感生电动势中的能量转化：E其他E电即：E＝BLV当：F电=F洛时，有：qE电=qvB=qU/LU=BvL3、洛化兹力与动生电动势的关系：F洛＋＋---vEF电（注意：W洛（合）=0）第4页第4页共70页4.如图所示,导体AB做切割磁感线运动时,将产生感应电动势,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伦兹力有关C.动生电动势与电场力有关D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的AB第5页第5页共70页三､电磁感应中的电路问题：解题方法：2、画等效电路图；3、由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律列方程求解；（包括：感生电动势与动生电动势的电路问题）名师一号P19—例1、例2、巩固练习2教科书：P21--P221、2、31、确定电源（E，r）（产生感应电流的那部分导体相当于电源；且此部分电路的内阻相当于电源的内阻；此时产生的感应电动势相当于电源的电动势；）典例分析例1:有一面积为S=100cm2的金属环,电阻为R=0.1Ω,环中磁场变化规律如下图所示,且磁场方向垂直环面向里,在t1到t2时间内,环中感应电流的方向如何?通过金属环的电荷量为多少?名师一号P19—例1答案:逆时针方向0.01C例2:如下图所示,水平放置的平行金属导轨,相距L=0.50m,左端接一电阻R=0.20Ω,磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面,导体棒ab垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计,当ab以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时,求:(1)ab棒中感应电动势的大小,并指出a､b哪端电势高?(2)回路中感应电流的大小;(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小.答案:(1)0.80Va端高(2)4.0A(3)0.8N巩固练习2:一直升机停在南半球的地磁极上空.该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为L,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b.如果忽略a到转轴中心线的作用,用E表示每个叶片中的感应电动势,如右图所示则()A.E=πfL2B,且a点电势低于b点电势B.E=2πfL2B,且a点电势低于b点电势C.E=πfL2B,且a点电势高于b点电势D.E=2πfL2B,且a点电势高于b点电势Aab第9页第9页共70页四､电磁感应现象中的力学问题：基本方法：1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。2、求回路中的电流（大小和方向）。3、分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则）4、列动力学方程求解。名师一号P19—例3、巩固练习3教科书：P22----4第10页第10页共70页例3:如下图所示固定在匀强磁场中的水平导轨ab,cd的间距L1=0.5m,金属棒ad与导轨左端bc的距离L2=0.8m,整个闭合回路的电阻为R=0.2Ω,匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路.ad杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m=0.04kg的物体,不计一切摩擦,现使磁感应强度从零开始以=0.2T/s的变化率均匀地增大,求经过多长时间物体刚好能离开地面?(g取10m/s2)Bt答案:10s名师一号P19—例3巩固练习3:如右图所示,有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道,上端接有可变电阻R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感应强度为B,一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm,则()名师一号P19A.如果B增大,vm将变大B.如果α变大,vm将变大C.如果R变大,vm将变大D.如果m变小,vm将变大BC第12页第12页共70页题型分析：（名师一号P18—P20）（课后巩固提升）一､对感应电场､感生电动势的理解：二､对动生电动势的理解：四､电磁感应现象中的力学问题：三､电磁感应中的电路问题：1、2、3、7、85、9、11、136、10、12、144课后巩固提升巩固基础1.下列说法中正确的是()A.感生电场是由变化的磁场产生的B.恒定磁场也能在周围空间产生感应电场C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线ACD2.如右图所示,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,会在这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AC3.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2Wb,则()A.线圈中感生电动势每秒钟增加2VB.线圈中感生电动势每秒钟减少2VC.线圈中无感生电动势D.线圈中感生电动势保持不变D4.如图所示,导体AB做切割磁感线运动时,将产生感应电动势,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伦兹力有关C.动生电动势与电场力有关D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的AB5.右图中MN､GH为平行导轨,AB､CD为跨在导轨上的两根横杆,导轨和横杆均为导体.有匀强磁场垂直于导轨所在平面,方向如图.I表示回路中的电流()A.当AB不动而CD向右滑动时,I≠0且沿顺时针方向B.当AB向左､CD向右滑动且速度大小相等时,I=0C.当AB､CD都向右滑动且速度大小相等时,I=0D.当AB､CD都向右滑动,且AB速度大于CD时,I≠0且沿逆时针方向C6.(2008·山东高考卷)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距L､底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧的下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示,除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则()22BLvFRA.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为a→bC.金属棒的速度为v时,所受安培力D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减小AC提升能力7.如右图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将()A.不变B.增加C.减少D.以上情况都可能B8.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场.若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如下图所示,则()A.线圈中O时刻感应电动势最小B.线圈中C时刻感应电动势为零C.线圈中C时刻感应电动势最大D.线圈从O至C时间内平均感应电动势为0.4VBD9.如右图所示,一个由导体做成的矩形线圈,以恒定速率v运动,从无磁场区进入匀强磁场区,磁场宽度大于矩形线圈的宽度da,然后出来,若取逆时针方向的电流为正方向,那么在下图中的哪一个图能正确地表示回路中电流对时间的函数关系()C10.(2009∙天津高考)如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内,力F做的功与安培力做的功的代数和等于()A.棒的机械能增加量B.棒的动能增加量C.棒的重力势能增加量D.电阻R上放出的热量A11.如下图所示,在半径为r1的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,圆形区域外有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B,一半径为r2,电阻为R的圆形导线环放在纸面内,其圆心与圆形磁场区域中心重合,在内外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中,通过导线环截面的电荷量为__________.22222112(2)):(2BrrBrrRR答案或12.如右图所示,小灯泡的规格为“2V4W”,接在光滑水平导轨上,轨距0.1m,电阻不计.金属棒ab垂直搁置在导轨上,电阻1Ω.整个装置处于磁感应强度B=1T的匀强磁场中,求:(1)为使小灯泡正常发光,ab的滑行速度应为多大?(2)拉动金属棒ab的外力功率多大?答案:(1)40m/s(2)8W13.如下图中的(a)图所示,一个500匝的线圈的两端跟R=99Ω的电阻相连接,置于竖直向下的匀强磁场中,线圈的横截面积是20cm2,电阻为1Ω,磁场的磁感应强度随时间变化的图象如下图中的(b)图.求磁场变化过程中通过电阻R的电流为多大?解析:由图(b)知:线圈中磁感应强度B均匀增加,其变化率由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为E==500×12.5×20×10-4V=12.5V由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为5012.5/4BTTstsBnnStt12.50.125.991EIAARr答案:0.125A14.如图所示,固定于水平桌面上的金属框架edcf,处于竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上可无摩擦滑动,此时abcd构成一个边长为L的正方形,棒的电阻为r,其余部分电阻不计,开始时磁感应强度为B0.(1)若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒钟增量为k,同时保持棒静止,求棒中的感应电流.在图上标出感应电流方向.(2)在上述(1)情况中,始终保持棒静止,当t=t1秒时,需加在垂直于棒的水平拉力为多大?(3)若从t=0时刻起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流.则磁感应强度怎样随时间变化(写出B与t的关系式)?解析:(1)电流方向adcba方向;感应电动势E==kS=kL2感应电流(2)t=t1时,磁感应强度B1=B0+kt,外力大小F=FB=(B0+kt1)kL3/r.(3)要使棒不产生感应电流,即要回路abcd中磁通量不变.即BL(L+vt)=B0L2,BStt2.EkLIrr0.BLBLvt32010:1adcba()(2)(3) BktkLBLkLBrrLvt答案方向图略