導(dǎo)學(xué)案3：電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

§4.5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況導(dǎo)學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)及共作用。2．會(huì)用相關(guān)公式計(jì)算電磁感應(yīng)問(wèn)題。3．了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力及其作用。學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。難點(diǎn)：電磁感應(yīng)問(wèn)題的計(jì)算。學(xué)習(xí)過(guò)程：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)常用電源的電動(dòng)勢(shì)是由非靜電力移動(dòng)電荷做功使電源兩極分別帶上異種電荷，電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又是怎樣產(chǎn)生的呢？1、感生電場(chǎng)：右圖所示，一個(gè)閉合電路靜止于磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)由弱變強(qiáng)時(shí)，閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流，這時(shí)又是什么力相當(dāng)于非靜電力促使電荷發(fā)生定向移動(dòng)的？變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生了電場(chǎng)——感生電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在感生電場(chǎng)的作用下做定向移動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向相同，感生電場(chǎng)是渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的，電場(chǎng)力相當(dāng)于非靜電力。2、例題：閱讀課本例題，回答下列問(wèn)題：①真空室內(nèi)的磁場(chǎng)由誰(shuí)提供？當(dāng)電磁鐵的電流恒定時(shí)，真空室內(nèi)的電子受力如何？磁場(chǎng)由電磁鐵的電流提供；當(dāng)電流恒定時(shí)，不能產(chǎn)生感生電場(chǎng)，故電子不受電場(chǎng)力作用。②當(dāng)電磁鐵中通有圖示方向均勻減小的電流時(shí)，所激發(fā)的磁場(chǎng)和感應(yīng)電場(chǎng)怎樣？真空室中的電子受力怎樣？能使電子加速嗎？磁場(chǎng)減弱，形成逆時(shí)針渦旋電場(chǎng)，電子受順時(shí)針電場(chǎng)力，被加速。③電磁鐵中通有圖示方向均勻增加的電流時(shí)，所激發(fā)的磁場(chǎng)和感應(yīng)電場(chǎng)怎樣？真空室中的電子受力怎樣？能使電子加速嗎？磁場(chǎng)增強(qiáng)，形成順時(shí)針渦旋電場(chǎng)，電子受逆時(shí)針電場(chǎng)力，被加速?！痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢罜Dlυ導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)沒(méi)有變化，不能產(chǎn)生感生電場(chǎng)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又是如何產(chǎn)生的？思考與分析：右圖所示，導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)：①為了方便，我們認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷，那么導(dǎo)體棒中的正電荷所受洛倫茲力的方向如何？正電荷相對(duì)于紙面的運(yùn)動(dòng)大致沿什么方向？正電荷所受洛倫茲力方向沿導(dǎo)體棒向上，正電荷在紙面內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)的同時(shí)再向上運(yùn)動(dòng)。②導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷是否總會(huì)沿著導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)？為什么？導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢(shì)差—?jiǎng)由妱?dòng)勢(shì)，形成電場(chǎng)，若導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)洛倫茲力與電場(chǎng)力相等時(shí)自由電荷不再沿導(dǎo)體棒向上運(yùn)動(dòng)。③導(dǎo)體棒的那端電勢(shì)比較高？C端電勢(shì)高。④如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場(chǎng)外的一個(gè)用電器上，導(dǎo)體棒中的電流沿什么方向？此時(shí)導(dǎo)體棒會(huì)受到安培力作用嗎？導(dǎo)體棒中的電流由D端流向C端，此時(shí)導(dǎo)體棒會(huì)受到向左的安培力的作用，阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)。⑤此時(shí)是什么力與非靜電力有關(guān)？導(dǎo)體棒中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？洛倫茲力相當(dāng)于非靜電力；導(dǎo)體棒的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。課堂練兵課堂練兵1、右圖所示，一個(gè)閉合電路靜止于磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)。下列說(shuō)法正確的是（AC）A、磁場(chǎng)變化時(shí)，會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)B、使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是磁場(chǎng)力C、使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是電場(chǎng)力D、以上說(shuō)法都不對(duì)2、某空間出現(xiàn)了右圖所示的一組電場(chǎng)線（表明感應(yīng)電場(chǎng)的方向），這可能是（AC）A、沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱B、沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增加C、沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增加D、沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱3、右圖所示，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（B）A、不變B、增加C、減少D、以上情況都可能4、如圖所示，面積為m2的100匝線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B=（2+）T，定值電阻R1=6Ω，線圈電阻R2=4Ω，求：（1）磁通量變化率、回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；（2）a、b兩點(diǎn)間的電壓Uab(1)Wb/s4V(2)V5、矩形線圈abcd，長(zhǎng)ab=20cm，寬bc=10cm，匝數(shù)n=200，線圈回路總電阻R=50Ω，整個(gè)線圈平面均有垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如右圖所示，求：（1）線圈回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；（2）在t=時(shí)線圈ab邊所受的安培力。2V×10-3N6、有一面積為150cm2的金屬環(huán)，電阻為Ω，在環(huán)中100cm2的同心圓面上存在如右圖（b）所示的變化的磁場(chǎng)，在s到s的時(shí)間內(nèi)環(huán)中感應(yīng)電流為A__，流過(guò)的電荷量為C__。7、右圖所示，水平導(dǎo)軌的間距L1=m，ab桿與導(dǎo)軌左端的距離L2=m，由導(dǎo)軌與ab桿所構(gòu)成的回路的總電阻R=Ω，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1T，重物的質(zhì)量M=kg，用細(xì)繩通過(guò)定滑輪與ab桿的中點(diǎn)相連，各處的摩擦均可忽略不計(jì).現(xiàn)使磁場(chǎng)以=T/s的變化率均勻地增大，試求當(dāng)t為多少秒時(shí)，M剛好離開(kāi)地面（取g=10m/s2）？5s8、右圖所示，水平放置的導(dǎo)體框架，寬L=m，電阻R=Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于框架平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T。一導(dǎo)體棒ab垂直框邊跨放在框架上，并無(wú)摩擦地在框架上滑動(dòng)，框架和導(dǎo)體ab的電阻均不計(jì)。當(dāng)ab以v=s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：（1）ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。唬ǎ?）維持導(dǎo)體棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力F的大??；（）（3）若將外力F突然減小到F′，簡(jiǎn)要論述導(dǎo)體ab以后的運(yùn)動(dòng)情況。導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安培力等于外力時(shí)導(dǎo)體做勻速運(yùn)動(dòng)。9、右圖所示，abcd是一個(gè)固定的U形金屬框架，ab和cd邊都很長(zhǎng)，bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，框架的電阻可不計(jì)，ef是放置在框架上與bc平行導(dǎo)體桿，它可在框架上自由滑動(dòng)（摩擦可忽略），它的電阻為R，現(xiàn)沿垂直于框架平面的方向加一恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里。已知當(dāng)以恒力F向右拉導(dǎo)體桿ef時(shí)，導(dǎo)體桿最后勻速滑動(dòng)，求勻速滑動(dòng)時(shí)的速度。（FR/B2L2）10、右圖所示，磁感強(qiáng)度B=的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計(jì)，上面接一個(gè)長(zhǎng)的可滑動(dòng)的金屬絲ab，金屬絲質(zhì)量m=，電阻R=Ω，不計(jì)阻力，（取g=10m/s2），求：（1）金屬絲ab勻速下落時(shí)的速度vm。（4m/s）（2）金屬絲ab勻速下落時(shí)電路中的電功率。（8×10－3W）11、下圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌之間的距離為L(zhǎng)＝m，兩導(dǎo)軌所在平面與水平面之間的夾角為θ＝37°，電阻R的阻值為1Ω（其余電阻不計(jì)），一質(zhì)量為m＝kg的導(dǎo)體棒橫放在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝T，方向垂直導(dǎo)軌平