物理選修3-2全套課件.ppt

1、新課標(biāo)高考式復(fù)習(xí)全方位指導(dǎo),物理選修3-2,目錄,第四章電磁感應(yīng) 課時29劃時代的發(fā)現(xiàn)探究電磁感 應(yīng)的產(chǎn)生條件 課時30楞 次 定 律 課時31法拉第電磁感應(yīng)定律 課時32電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 課時33互感和自感渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動 課時34電磁感應(yīng)小結(jié) 第五章交變電流 課時35交 變 電 流 課時36描述交變電流的物理量,課時37電感和電容對交變電流的影響 課時38變壓器 課時39電能的輸送 課時40交變電流小結(jié) 課時23磁感應(yīng)強(qiáng)度 第六章傳感器 課時41傳感器及其工作原理 課時42傳感器的應(yīng)用(一)(二) 課時43傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 課時44傳感器小結(jié),第四章電磁感應(yīng) 課時29劃時代的發(fā)現(xiàn)探

2、究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 課前導(dǎo)航 奧斯特實(shí)驗(yàn)極大地震動了法拉第，他認(rèn)為奧斯特實(shí)驗(yàn)“猛然打開了一個科學(xué)領(lǐng)域的大門，那里過去漆黑一團(tuán)，如今充滿了光明”1822年，法拉第在日記里記下了“由電產(chǎn)生磁，由磁產(chǎn)生電”的大膽設(shè)想，并由此開始了長達(dá)十年的艱苦探索 圖291,法拉第經(jīng)過十年的試驗(yàn)、失敗、再試驗(yàn)、再失敗，于1831年夏天又重新回到磁產(chǎn)生電流這一課題上來，終于取得了突破性的進(jìn)展1931年8月29日，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)的第一個效應(yīng)，即以一個電流產(chǎn)生另一個電流 請你思考： 1科學(xué)家對自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的某些“信念”，在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中起著重要作用嗎？ 2怎樣才能產(chǎn)生感應(yīng)電流？,基礎(chǔ)梳理,知識精析 一、探究電磁

3、感應(yīng)產(chǎn)生的條件的實(shí)驗(yàn)裝置 圖292 圖293 圖294,二、操作與現(xiàn)象,三、磁通量 1定義 在磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與某面在垂直于磁場方向上的投影面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量磁通量可以理解為穿過這個面的磁感線條數(shù) 2公式 在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)平面與磁場垂直時有：BS 如果磁場的方向與平面不垂直，求磁通量時就不能再用公式BS了，而應(yīng)該求出該平面在垂直于磁場方向上的投影面積S，此時磁通量BS若磁場方向與平面間的夾角為，則SSsin，即BSsin (1)磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分：當(dāng)有方向相反的磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B和B)穿過同一個平面(與磁場方向垂直的面積為S)時，按照磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，B和B

4、合矢量的大,小為|BB|，穿過平面的磁通量為|BB|S|BSBS|磁通量的意義可以用磁感線的條數(shù)形象地說明，因此穿過平面的磁通量|，可以理解為與相反方向穿過平面的磁感線相抵消之后剩余的磁感線條數(shù) (2)單位：韋伯(Wb),1 Wb1 Tm2 四、磁通量的變化 由公式BSsin知，穿過線圈的磁通量由三方面決定，即磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、線圈面積以及磁場方向與線圈平面的夾角三者中只要有一個因素發(fā)生變化都將引起的變化；但是如果兩個甚至三個因素同時變化，則有可能不變(想一想，這是為什么？) 五、結(jié)論 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：一是存在閉合電路，二是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,方法探究 一、判斷回路中是否有感應(yīng)電

5、流 要使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，就必須使穿過該閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，通常有以下幾種情況： (1)閉合電路中一段直導(dǎo)線在磁場中做切割磁感線運(yùn)動； (2)條形磁鐵和線圈有沿軸線方向的相對運(yùn)動； (3)原、副線圈有沿軸線方向的相對運(yùn)動； (4)原、副線圈沒有相對運(yùn)動，但原線圈的電流發(fā)生變化,例1如圖295所示，設(shè)原線圈均與直導(dǎo)線共面，且bc邊平行于長直導(dǎo)線試判斷線圈在長直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場中做下列運(yùn)動時，是否會產(chǎn)生感應(yīng)電流： A向右平動；B向下平動；C繞通過ab、dc的中點(diǎn)所在的軸轉(zhuǎn)動；D以長直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動；E向上平動(cd邊有一缺口)；F由正方形變成圓形 圖295,解析A向右平動，其中磁通量不發(fā)

6、生改變； B向下平動，其中磁通量增加； C轉(zhuǎn)動時，雖磁場分布不變，但線圈的有效面積改變，故磁通量改變； D轉(zhuǎn)動時，線圈中的磁通量不變； E向上平動，雖磁通量減少，但線圈開路，仍無感應(yīng)電流； F變形時，正對有效面積增大，磁通量增大 因此，B、C、F中有感應(yīng)電流產(chǎn)生 答案見解析,變式訓(xùn)練1 如圖296所示，各圖中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是() 圖296,解析選項(xiàng)A中，線圈沒閉合，無感應(yīng)電流；選項(xiàng)C中，導(dǎo)線在圓環(huán)的正上方，不論電流如何變化，穿過線圈的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，也無感應(yīng)電流；選項(xiàng)B中，磁通量增大，有感應(yīng)電流；選項(xiàng)D中，回路中的磁通量恒定，無感應(yīng)電流故選項(xiàng)B正確 答案B 點(diǎn)評對感應(yīng)電流產(chǎn)生條

7、件的闡述要嚴(yán)密：既要求電路閉合，又要求磁通量變化,二、關(guān)于磁通量的計算 例2如圖297所示，一邊長為10 cm的正方形線圈abcd放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T 的勻強(qiáng)磁場中，平面與磁場方向垂直，規(guī)定此時線圈的磁通量為正，則： 圖297 (1)此時線圈的磁通量為_ (2)線圈繞ab軸逆時針轉(zhuǎn)過120角時的磁通量為_，在這一過程中磁通量的變化量為_,解析(1)由磁通量的定義可得： 1BS5103 Wb (2)2BScos 1202.5103 Wb |21|7.5103 Wb 答案(1)5103 Wb (2)2.5103 Wb7.5103 Wb 點(diǎn)評磁通量的變化量一般用變化的絕對值表示即可,變式訓(xùn)練2

8、 如圖298所示，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，1和2為垂直于磁場方向放置的兩個圓環(huán)，用1和2分別表示穿過兩環(huán)的磁通量，則有() 圖298 A12B12 C12 D無法確定 解析磁通量還可以定義為：穿過某截面的磁感線的條數(shù)，故選項(xiàng)B正確 答案B,互動平臺 粗心同學(xué)與細(xì)心同學(xué)關(guān)于磁通量變化的對話 細(xì)心：有一矩形線圈垂直于某一勻強(qiáng)磁場，通過矩形線圈的磁通量為如果將此矩形線圈翻轉(zhuǎn)180，此時的磁通量也為 粗心：既然原來的磁通量為，后來的磁通量也為，那么磁通量的變化量為零 細(xì)心：請你仔細(xì)想想，翻轉(zhuǎn)180分成兩過程第1個過程是由090，磁通量的變化為；第2個過程是由90180，磁通量的變化也為 粗心：哦，我知道了

9、，磁通量的變化量應(yīng)為2,粗心同學(xué)和細(xì)心同學(xué)關(guān)于感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的對話 粗心：由BSsin 可知，只要B、S、三個量發(fā)生變化，就一定變，否則就不變而只要改變，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流；不變，就無感應(yīng)電流 細(xì)心：是矢量還是標(biāo)量？ 粗心：與B不同，是標(biāo)量 細(xì)心：那有正負(fù)么？ 粗心：哦，在判斷是否變化時，還必須注意磁感線是如何穿過某個面的，規(guī)定磁感線從某方向穿過某面為正，則從反面穿過為負(fù) 細(xì)心：那么能否說“只要變，就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生”？ 粗心：哦，不能，電路還必須是閉合的 細(xì)心：不提醒，你總喜歡丟三落四,互動訓(xùn)練 1勻強(qiáng)磁場的區(qū)域?qū)挒長，一 正方形線框abcd的邊長為l，且lL， 線框以速度v通過磁場區(qū)域，

10、如圖 所示從線框的bc邊進(jìn)入磁場到 ad邊完全離開磁場的時間內(nèi)，線 框內(nèi)沒有感應(yīng)電流的時間是() A B C D 解析在0 時間內(nèi)，線圈中磁通量變化，有感應(yīng)電流；在 時間內(nèi)，線圈中磁通量不變，無感應(yīng)電流； 在 時間內(nèi)，線圈中磁通量變化，有感應(yīng)電流 答案B,2如圖所示，開始時矩形線框與勻強(qiáng)磁場的方向垂直，且一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中可行的是() A將線框向左拉出磁場 B以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(小于90) C以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60) D以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60),解析將線框向左拉出磁場的過程中，線框的bc部分做切割磁感線的運(yùn)動，或者說穿過線框的磁通量減少，所以

11、線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流 當(dāng)線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動時，線框cd邊的右半段在做切割磁感線的運(yùn)動，或者說穿過線框的磁通量發(fā)生了變化，所以線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流 當(dāng)線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60)時，穿過線框的磁通量減少，所以在這個過程中，線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流如果轉(zhuǎn)過的角度超過60，bc邊將進(jìn)入無磁場區(qū)，那么線框中將不產(chǎn)生感應(yīng)電流(60300) 當(dāng)線框以bc邊為軸轉(zhuǎn)動時，如果轉(zhuǎn)動的角度小于60，則穿過線框的磁通量始終保持不變 答案ABC,3如圖所示, 磁帶錄音機(jī)既可用做錄 音，也可用做放音，其主要部件為可勻速 行進(jìn)的磁帶a和繞有線圈的磁頭b，不論是 錄音還是放音過程，磁帶或磁隙軟鐵會存 在磁化現(xiàn)象下面對于它

12、們在錄音和放音 過程中的主要工作原理的描述中，正確的 是() A放音的主要原理是電磁感應(yīng)，錄音的主要原理是電流的磁效應(yīng) B錄音的主要原理是電磁感應(yīng)，放音的主要原理是電流的磁效應(yīng) C放音和錄音的主要原理都是磁場對電流的作用 D錄音和放音的主要原理都是電磁感應(yīng),解析放音時，是被磁化的磁帶把磁隙軟鐵磁化，由于磁帶上的磁分布不均勻，形成變化的磁場，使繞在磁頭b上的線圈的磁通量發(fā)生變化，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流；錄音時，則是磁頭b上線圈的電流發(fā)生變化，從而導(dǎo)致磁隙軟內(nèi)的磁場發(fā)生變化，當(dāng)磁帶經(jīng)過時，對磁帶上磁的作用不同而導(dǎo)致磁帶上的磁重新分布，記錄了聲音信號，是線圈中電流的磁效應(yīng) 動電生磁、動磁生電是兩個

13、不同的過程，要抓住過程的本質(zhì)：動電生磁是運(yùn)動電荷周圍能產(chǎn)生磁場；動磁生電是線圈的磁通量發(fā)生變化而在閉合線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，要從本質(zhì)上來區(qū)分它們 答案A,4如圖所示，矩形線框abcd的邊長分別為l1、l2，可繞它的一條對稱軸OO轉(zhuǎn)動，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與OO垂直，初位置時線圈平面與B平行，如圖甲所示 甲乙 (1)初位置時穿過線框的磁通量0為多少？ (2)當(dāng)線框沿圖甲所示方向轉(zhuǎn)過60時，通過線圈的磁通量2為多少？這一過程中磁通量的變化量1為多少？ (3)當(dāng)線框繞軸沿圖示方向由圖乙中的ab位置再轉(zhuǎn)過60位置時，磁通量3為多少？這一過程中232為多少？,解析本題的關(guān)鍵是分析矩形線框的平面是

14、否與B垂直，只有垂直時才能應(yīng)用BS，不垂直時可把面積沿與B垂直方向分解，為能清晰地觀察面積與B夾角的情況，可作出其俯視圖如題圖乙所示 (1)當(dāng)處于題圖甲所示位置時，從俯視圖乙可看出沒有磁感線穿過矯形線框，故00 (2)當(dāng)ad邊繞軸(從上往下看)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動60到ad位置時，線框與B的夾角60 所以2BSsin 60 BS Bl1l2 120 BS Bl1l2,(3)當(dāng)線框由ad位置逆時針轉(zhuǎn)60到ad位置時，線框與B的方向成120角 所以3BSsin 120 BS Bl1l2 2320 注意：ad位置和ad位置相比，穿過線框磁通量的方向沒有發(fā)生變化 答案(1)0 (2) Bl1l2 Bl1l

15、2 (3) Bl1l20,課時30楞 次 定 律 課前導(dǎo)航 磁鐵雖然不能吸引銅、鋁等非磁性物質(zhì)，但它可以驅(qū)動能夠轉(zhuǎn)動的銅、鋁質(zhì)圓盤為證實(shí)這點(diǎn)，可做下面的實(shí)驗(yàn) 將一塊鋁板的中心鉆一個小孔，但不要鉆穿(找不到鋁板，用一小鋁鍋蓋代替也行)然后用一枚大鋼針把它支撐平穩(wěn)，再用手拿一塊磁性很強(qiáng)的磁鐵，靠近 鋁盤的邊緣上方迅速轉(zhuǎn)動，如圖301 所 示，這時奇跡就會出現(xiàn)：鋁盤也隨著磁極 轉(zhuǎn)動起來了!當(dāng)你改變磁極的轉(zhuǎn)動方向時， 鋁盤的轉(zhuǎn)動方向也隨著改變 請你思考： 圖301 試解釋鋁盤轉(zhuǎn)動的原理如果磁鐵的S極向下沿著鋁盤的邊緣轉(zhuǎn)動是否也能得出同樣的結(jié)論,基礎(chǔ)梳理,知識精析 一、楞次定律 1內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣

16、的方向，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 2具體含義： (1)從磁通量變化的角度來看，感應(yīng)電流的效果總是要阻礙原來磁通量(即引起感應(yīng)電流的磁通量)的變化 (2)從導(dǎo)體和磁體相對運(yùn)動的角度來看，感應(yīng)電流的效果總是要阻礙它們之間的相對運(yùn)動 總之，感應(yīng)電流的效果總是要反抗引起感應(yīng)電流的原因,二、對楞次定律的理解 1定律中有兩個磁場原磁場甲和感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場乙，兩者的關(guān)系為：甲的變化引起乙，乙阻礙甲發(fā)生變化 2“阻礙”不等于“阻止”，它只延滯原磁通量的變化而不是使磁通量停止變化“阻礙”不僅有“反抗”的含義，還有“補(bǔ)償”的含義，即反抗磁通量的增加，補(bǔ)償磁通量的減少 3注意：定律中

17、“引起感應(yīng)電流的磁通量”不能簡單地理解為原磁通量，應(yīng)為產(chǎn)生電磁感應(yīng)回路的“總磁通量”,三、楞次定律的應(yīng)用的基本步驟： 1明確原磁場的方向 2明確原磁通量的變化 3根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向 4根據(jù)右手定則確定感應(yīng)電流的方向 四、右手定則 1作用：判定導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向 2內(nèi)容：伸開右手，使大拇指與其余四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線穿入手心，使大拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向 3與楞次定律的關(guān)系：右手定則是楞次定律得出的一個推論,方法探究 一、利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 例1如圖302甲所示，閉合金屬圓環(huán) 垂直于磁場方向放置在勻強(qiáng)

18、磁場中，將它從 勻強(qiáng)磁場中勻速拉出，以下列說法正確的 是() A向左或向右拉出時，環(huán)中的感應(yīng) 電流的方向相同 B向左或向右拉出時，環(huán)中的感應(yīng) 電流的方向相反 圖302甲 C向左或向右拉出時，環(huán)中的感應(yīng)電流的方向都是沿順時針方向 D向左或向右拉出時，環(huán)中的感應(yīng)電流的方向都是沿逆時針方向,解析解法一圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向，取決于圓環(huán)中磁通量的變化情況不論向左或向右將圓環(huán)拉出磁場，圓環(huán)中垂直紙面向里的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場的方向相同， 即都垂直紙面向里，應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流沿順時針方向 解法二如圖302乙所示，當(dāng) 閉合圓環(huán)向左從磁場中出來時，還 在磁

19、場中部分圓弧向左切割磁感線， 由右手定則可得電流的方向沿順時 針方向 圖302乙,如圖302丙所示，當(dāng)閉合圓環(huán)向右從磁場中出來時，還在磁場中的部分圓弧向右切割磁感線，由右手定則可得感應(yīng)電流的方向也沿順時針方向 圖302丙 答案AC 點(diǎn)評楞次定律是用來確定感應(yīng)電流的方向的，然而定律中沒有直接給出感應(yīng)電流的方向，而只是提及感應(yīng)電流磁場的方向總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，由此來確定感應(yīng)電流的方向,變式訓(xùn)練1 電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，一條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖303所示現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況分別是20

20、07年高考寧夏理綜卷() 圖303 A從a到b，上極板帶正電 B從a到b，下極板帶正電 C從b到a，上極板帶正電 D從b到a，下極板帶正電,解析磁鐵下落時，穿過線圈的磁感線方向向下，磁通量增大，故線圈中感應(yīng)電流的磁場方向豎直向上由安培定則可知流過R的電流的方向?yàn)閎Ra，電容器的下極板帶正電 答案D 點(diǎn)評線圈中的感應(yīng)電流方向與線圈的繞向有關(guān)，但無論繞向如何，線圈都是排斥磁鐵的 此線圈相當(dāng)于一電源，電路的各種特性可根據(jù)電路規(guī)律來斷定,二、感應(yīng)電流受到的安培力 例2如圖304甲所示，在兩根沿水平方向放置的光滑平行導(dǎo)軌上有兩根平行金屬棒MN、PQ，整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中當(dāng)PQ棒以vPQ向右勻

21、速運(yùn)動時，MN棒將() 圖304甲 A向右運(yùn)動 B向左運(yùn)動 C若MN的質(zhì)量足夠小，最終可達(dá)到vMNvPQ D仍靜止不動,解析當(dāng)PQ棒向右運(yùn)動時，兩棒及導(dǎo)軌組成的閉合回路中的磁通量變大，由楞次定律(或右手定則)可判定感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針方向(俯視時)，再由左手定則可知MN、PQ棒受到的安培力如圖304乙所示，故金屬棒MN向右運(yùn)動 圖304乙 假設(shè)金屬棒MN能加速至速度vPQ，則回路中的磁通量不再變化，感應(yīng)電流消失，故MN棒的速度只能趨近于vPQ，不可能超過vPQ 答案A,變式訓(xùn)練2 如圖305甲所示，水平面上放置著兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上面擱置兩根金屬棒ab和cd，它們能在導(dǎo)軌上自由滑動

22、現(xiàn)有一條形磁鐵正豎直插入ab和cd棒之間，則ab和cd棒的運(yùn)動情況為() A相互靠近 B相互遠(yuǎn)離 圖305甲 C靜止不動 Dab和cd棒所受安培力及運(yùn)動情況與磁鐵下端的極性有關(guān)，故無法確定它們的運(yùn)動情況,解析當(dāng)磁鐵的下端分別為N極和S極時，穿過回路的磁感線、感應(yīng)電流方向、兩金屬棒所受的安培力分別如圖305乙、丙所示故知兩金屬棒將相互靠近 乙 丙 答案 A 點(diǎn)評防止錯誤的思維方式：認(rèn)為兩金屬棒中的電流平行反向，相互排斥因?yàn)閮山饘侔糁械母袘?yīng)電流的磁場一定小于條形磁鐵在該區(qū)域產(chǎn)生的磁場 本例中由牛頓第三定律知條形磁鐵所受的磁場力阻礙其向下運(yùn)動，兩金屬棒相互靠攏，也典型地說明了“阻礙”的物理意義,圖3

23、05,變式訓(xùn)練3 如圖306所示，用一根長為L、質(zhì)量不計的細(xì)桿與一個上弧長為l0、下弧長為d0的金屬線框的中點(diǎn)連接并懸掛于O點(diǎn)，懸點(diǎn)正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且d0L先將線框拉開到如圖所示位置，松手后讓線框進(jìn)入磁場，忽略空氣阻力和摩擦下列說法正確的是2006年高考廣東物理卷() 圖306,A金屬線框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B金屬線框離開磁場時感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba C金屬線框dc邊進(jìn)入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等 D金屬線框最終將在磁場內(nèi)做簡諧運(yùn)動 解析解法一利用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流方向 線框進(jìn)入時，原磁場向

24、里，磁通量增加，由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場向外，再由安培定則知，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba；同理，線框離開時，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，故選項(xiàng)A、B均錯誤,解法二由右手定則判斷感應(yīng)電流方向 線框進(jìn)入時，cd邊向左切割磁感線，由右手定則知，感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba；離開時，ab邊向左切割感線，由右手定則知，感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda故選項(xiàng)A、B均錯誤 由能量守恒定律知，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故線框速度減小，選項(xiàng)C錯誤線圈不出磁場，磁通量不變化，由于d0L，所以線框最終做簡諧運(yùn)動，選項(xiàng)D正確 答案 D,互動平臺 育才老師和細(xì)心同學(xué)關(guān)于楞次定律理解的對話 細(xì)心：老師如何理解“課前導(dǎo)航”中

25、鋁盤隨磁鐵轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象 育才：這一現(xiàn)象能非常典型的說明楞次定律中“阻礙”的含義鋁盤可以看成許多的閉合“回路”，考慮磁極正下方的回路，與磁極轉(zhuǎn)開時，“回路”中磁通量減小而產(chǎn)生感應(yīng)電流，一方面感應(yīng)電流的磁場一定阻礙磁通量的減小，另一方面感應(yīng)電流受到的安培力會使“回路”跟隨磁極運(yùn)動以“阻礙磁通量”的變化 細(xì)心：明白了，老師！情境如圖所示， 而且當(dāng)S極向下時，“回路”所處的磁場方向 和感應(yīng)電流方向都與“N”極向下時相反，故 “回路”受到安培力的方向相同，鋁盤一樣會 隨磁極轉(zhuǎn)動,粗心同學(xué)與細(xì)心同學(xué)關(guān)于感應(yīng)電流方向的確定方法的對話 粗心：學(xué)完楞次定律，我還是沒有明白感應(yīng)電流方向是如何判定的 細(xì)心：楞次定律并

26、沒有直接給出感應(yīng)電流的方向，只是給出了判定感應(yīng)電流方向的原則首先，你能確定閉合電路原磁場(引起感應(yīng)電流的磁場)的方向嗎？ 粗心：能 細(xì)心：好，那你能否判斷閉合電路的磁通量是否變化以及如何變化？ 粗心：當(dāng)然能，根據(jù)公式BSsin就可判斷 細(xì)心：那就好，接著你就可以根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向 粗心：哦，如果磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；若磁通量減少，則兩磁場的方向就相同 細(xì)心：不錯，到此時要判斷感應(yīng)電流的方向還不容易嗎？ 粗心：讓我再仔細(xì)想想！接著只需根據(jù)安培定則，就可確定感應(yīng)電流的方向，是不是？ 細(xì)心：沒錯，你終于明白了,互動訓(xùn)練 1根據(jù)楞次定律知：感應(yīng)電流的磁場一定是

27、() A阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量 B與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反 C阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化 D與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同 解析感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化 答案C,2圖示為一種早期發(fā)電機(jī)的原理示意圖，該發(fā)電機(jī)由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成，兩磁極相對于線圈平面對稱在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動的過程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧XOY運(yùn)動(O是線圈中心)，則2009年高考重慶理綜卷() A從X到O，電流由E經(jīng) 流向F，先增大再減小 B從X到O，電流由F經(jīng) 流向E，先減小再增大 C從O到Y(jié)，電流由F經(jīng) 流向E，先減小再增大 D從O到Y(jié)，電

28、流由E經(jīng) 流向F，先增大再減小,解析在磁極繞轉(zhuǎn)軸從X到O勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈平面的磁通量向上增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生瞬時針方向的感應(yīng)電流，電流由F經(jīng)流向E，又導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E感BLv，由導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度先增后減可知，感應(yīng)電動勢先增加后減小，則電流先增大再減小，選項(xiàng)A、B均錯誤；在磁極繞轉(zhuǎn)軸從O到Y(jié)勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈平面的磁通量向上減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，電流由E經(jīng)流向F，又導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E感BLv，由導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度先增后減可知，感應(yīng)電動勢先增加后減小，則電流先增大再減小，選項(xiàng)C錯誤、D正確 答案D,3如圖所示，ab

29、是一個可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合線圈，在滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動的過程中，ab線圈將() A靜止不動 B逆時針轉(zhuǎn)動 C順時針轉(zhuǎn)動 D發(fā)生轉(zhuǎn)動，因電源的正負(fù)極不明，故無法確定轉(zhuǎn)動的方向,解析當(dāng)P向右滑動時，電路中的總電阻減小，因此通過線圈的電流增大，電磁鐵兩磁極間的磁場增強(qiáng)，穿過線圈ab的磁通量增加，線圈ab中有感應(yīng)電流，線圈ab受磁場力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動直接使用楞次定律中的“阻礙”，線圈ab中的感應(yīng)電流要阻礙原磁通量的增加，就會通過轉(zhuǎn)動改變與磁場的正對面積來阻礙原磁通量的增加，只有逆時針轉(zhuǎn)動才會減小有效面積，以阻礙磁通量的增加，故選項(xiàng)B正確 答案B,4如圖所示，金屬棒ab置于水平放置

30、的U形光滑導(dǎo)軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場B，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下；在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)當(dāng)金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運(yùn)動后，圓環(huán)L有_(填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流_(填“變大”、“變小”或“不變”)2009年高考上海物理卷,解析由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運(yùn)動，則abcd回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場，隨著金屬棒向右加速運(yùn)動，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)的磁通量增大；又由于金屬棒向右運(yùn)動的加速度

31、減小，單位時間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減小 答案收縮變小,課時31法拉第電磁感應(yīng)定律 課前導(dǎo)航 課本中講“不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象” 請你思考： 1是否一定要電路閉合才能產(chǎn)生感應(yīng)電流？ 2是否一定要電路閉合才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢？ 3感應(yīng)電動勢的大小與哪些因素有關(guān)？,基礎(chǔ)梳理,知識精析 一、感應(yīng)電動勢 1定義：在產(chǎn)生感應(yīng)電流的閉合電路中，必定有電動勢存在，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢 2電動勢是表征電源特性的物理量，因此產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源 二、法拉第

32、電磁感應(yīng)定律 1內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比 2磁通量的變化率 若t1時刻穿過閉合電路的磁通量為1，t2時刻穿過閉合電路的磁通量為2，則在時間tt2t1內(nèi)，磁通量的變化 量21，磁通量的變化率k ,說明：穿過一個平面的磁通量大時，磁通量的變化量不一定大，磁通量的變化率也不一定大；磁通量的變化量大時，磁通量和磁通量的變化率不一定大；磁通量的變化率大時，磁通量和磁通量的變化量也不一定大，三者的大小關(guān)系沒有必然的聯(lián)系 3感應(yīng)電動勢的大小 公式：E 單位：1 V1 Wb/s 4產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其本身的電阻可視為電源的內(nèi)阻，其余部分則為外電路如

33、果是穿過線圈的磁通量發(fā)生變化引起的感應(yīng)電動勢，且線圈的匝數(shù)為n，相當(dāng)于n個單匝線圈串聯(lián)而成的電源，則電動勢 En 如果把產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的這一部分導(dǎo)體與電路構(gòu),一閉合回路，則回路中的感應(yīng)電流I ，其中r、R分 別表示內(nèi)電路、外電路中的電阻 5推導(dǎo)式：當(dāng)直導(dǎo)線垂直置于勻強(qiáng)磁場中,垂直磁感線做平動切割磁感線的運(yùn)動時, 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：EBLv 6En與EBLv的關(guān)系 (1)EBLv為法拉第電磁 感應(yīng)定律的推導(dǎo)式，推導(dǎo)過程 如下： 長為L的直導(dǎo)線垂直置 于勻強(qiáng)磁場中，以速度v做切 割磁感線運(yùn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 甲 乙 B(如圖311甲所示)； 圖311,假設(shè)直導(dǎo)線處于如圖311乙所示的虛擬閉合回路中，

34、則在很短時間內(nèi)有： 在虛擬的閉合回路中，直導(dǎo)線MN相當(dāng)于電源，電源的電動勢與外電路是否存在有關(guān)，故直導(dǎo)線MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLv (2)公式EBLv可求某時刻的瞬時感應(yīng)電動勢，而 En 一般用于求t時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，只有 t0時，該公式才表示瞬時電動勢,三、感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢 1某導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動或其所圍成面的磁通量發(fā)生變化，該導(dǎo)體上就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，與該導(dǎo)體所在的電路是否閉合無關(guān) 2只有在閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，才會產(chǎn)生感應(yīng)電流 四、反電動勢 1電路中的電動機(jī)在安培力的作用下轉(zhuǎn)動，同時又產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而且該感應(yīng)電動勢總是阻礙通過其中的電流，削弱電源電動勢的

35、作用，故稱之為反電動勢,2在含電動機(jī)的直流電路中(如圖312所示) 圖312 (1)當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，由于反電動勢的存在，有： I (電動機(jī)的輸出功率P輸U(kuò)II2r)； (2)當(dāng)由于電流大小或其他原因致使電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，有： I ,方法探究 一、線圈不動，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 例1如圖313所示，用均勻?qū)Ь€做成的一個正方形線框的邊長為0.2 m，線框的一半放在與其垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中當(dāng)磁場以每0.1 s增加1 T的規(guī)律變化時，線框中的感應(yīng)電動勢是多大？ 圖313,解析依題意有，磁場的變化率為： 由法拉第電磁感應(yīng)定律，有： 答案0.2 V 點(diǎn)評磁場的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，是因?yàn)锽的 變化引起

36、的,即BS. 則計算電動勢E時, 有E S 公式中的面積S應(yīng)為有效面積，本題中為正方形面積的一半,變式訓(xùn)練1 如圖314甲所示，環(huán)形線圈的匝數(shù)n100，它的兩個端點(diǎn)a和b間接有一理想電壓表，線圈內(nèi)磁通量的變化規(guī)律如圖314乙所示，則Uab_ 甲乙 圖314 解析由t圖象可知，線圈中的磁通量的變化率為 0.5 Wb/s 故UabE n50 V 答案50 V,二、導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 當(dāng)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLv 運(yùn)用此公式時應(yīng)注意以下兩點(diǎn) (1)公式EBLv中的L應(yīng)理解為有效長度例如，如 圖315所示的情形，導(dǎo)體棒長為L，沿水平方向向右做

37、切割磁感線的運(yùn)動，其感應(yīng)電動勢不是EBLv，而是 EBLvsin ，其中Lsin 為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度 圖315,有時公式中的速度v應(yīng)理解為有效速度，即垂直于磁感線方向上的分速度 如圖316所示的情形，速度v與磁場方向成角，可將速度v正交分解，v1為垂直于磁感線方向的分速度，垂直切割磁感線；v2為平行于磁感線方向的分速度，不切割磁感線因此感應(yīng)電動勢應(yīng)為EBLv1BLvsin 圖316,上述兩種情況都得到公式EBLvsin ，那么是不是只記住這個公式就可以了呢？其實(shí)這只是一種巧合如果上述第二種情況中取速度v與水平方向之間的夾角為，則感應(yīng)電動勢為EBLvcos因此，同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中不要死記

38、硬背這個公式，而應(yīng)理解好公式EBLv中各物理量的含義 (2)若v表示瞬時速度，則E指瞬時感應(yīng)電動勢；若v表示平均速度，則E表示平均感應(yīng)電動勢 (3)導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中繞一端旋轉(zhuǎn)垂直切割磁感線產(chǎn)生的 感應(yīng)電動勢E BL2,例2如圖317甲所示，水平放置的金屬框架abcd的寬度l0.5 m，勻強(qiáng)磁場與框架平面成30角，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T，框架的電阻不計，金屬桿MN置于框架上且可以無摩擦地滑動，桿MN的質(zhì)量m0.05 kg，電阻R0.2 現(xiàn)對MN施加一水平向右的拉力F，使之運(yùn)動問：當(dāng)桿MN水平勻速運(yùn)動的速度為多大時，它對框架的壓力恰好為零？此時的水平拉力F應(yīng)為多大？(取g10 m/s2) 圖317

39、甲,解析當(dāng)金屬桿對框架無壓力時的受力情況如圖317乙所示，根據(jù)平衡條件得此時的水平拉力為： 圖317乙 Fmgtan 300.0510 N0.29 N 安培力大小F安 設(shè)桿MN勻速運(yùn)動的速度為v，則： MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLvsin 30,閉合電路中的感應(yīng)電流I 安培力F安BIL 聯(lián)立可得金屬桿勻速運(yùn)動的速度為： v m/s3.7 m/s 答案3.7 m/s0.29 N 點(diǎn)評桿MN的運(yùn)動方向與磁場方向成30角，感應(yīng)電動勢用公式EBlvsin 求解，金屬桿MN和磁場方向垂直，求安培力用FBIl,變式訓(xùn)練2 如圖318所示，矩形線圈abcd的匝數(shù)n50，ab邊的長度l10.4 m，bc邊的長

40、度l20.2 m，整個線圈的電阻R2 線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1 T 的勻強(qiáng)磁場中以兩短邊中點(diǎn)的連線為軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度50 rad/s求： 圖318 (1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90過程中的平均電動勢 (2)線圈轉(zhuǎn)過90時的瞬時電動勢,解析(1)線圈在圖示位置時，穿過的磁通量1Bl1l2 線圈轉(zhuǎn)過90時，穿過的磁通量20 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，磁通量的改變量為： |21|Bl1l2 經(jīng)歷的時間為： 線圈轉(zhuǎn)過90的過程中，其平均電動勢為：,(2)線圈轉(zhuǎn)過90時，線圈的長邊l1切割磁感線的速度 為：v 因線圈的兩條邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢對線圈回路來說是串聯(lián)的，故線圈轉(zhuǎn)過90時的瞬時電動勢為： E

41、2nBl1vnBl1l2 500.10.40.250 V20 V 答案(1) V(2)20 V,變式訓(xùn)練3 如圖319甲所示，長為L的金屬棒MN置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，現(xiàn)使MN棒在垂直磁場平面內(nèi)繞M端逆時針勻速旋轉(zhuǎn)，角速度為求：MN棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 圖319甲,解析假設(shè)MN棒處于如圖319乙所示的電路中， 圖319乙 則在t時間內(nèi)MN棒轉(zhuǎn)過的角度t；回路中磁 通量的增加量 BLL 故MN棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E BL2 答案 BL2 點(diǎn)評金屬棒在勻磁場中繞其一端旋轉(zhuǎn)垂直切割磁感線 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E BL2,互動平臺 育才老師和細(xì)心同學(xué)關(guān)于 的對話 細(xì)心：

42、是指磁通量的變化率，指的是磁通量變化的 快慢，而不是磁通量變化的多少，更不是磁通量的大小它們之間的關(guān)系非常類似高一力學(xué)中速度、速度的變化及加速 度( )三者之間的關(guān)系這樣理解對嗎？ 育才：非常正確！學(xué)習(xí)物理就要善于將物理知識進(jìn)行類比，這樣既能牢固掌握知識，又能學(xué)會思考問題的方法,粗心同學(xué)和細(xì)心同學(xué)關(guān)于E=n 與E=BLvsin 的對話 粗心：公式E n和公式EBLvsin都是計算感應(yīng) 電動勢的公式，兩者可以通用，沒有什么區(qū)別 細(xì)心：你沒有理解兩者的含義，前者是求解t時間內(nèi)的平均電動勢，而后者是求解瞬時電動勢但兩公式又是統(tǒng)一 的，公式E n中當(dāng)t0時，則求出的E為瞬時電動勢； 公式EBLvsin

43、中當(dāng)v代入平均速度 時，則求出的E為平均電動勢 粗心：看來我還得仔細(xì)地領(lǐng)會這兩個公式的物理意義 細(xì)心：那當(dāng)然啰！,互動訓(xùn)練 1粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同的方向平移出磁場，如圖所示則在移出過程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢差的絕對值最大的是(),解析在四個圖中感應(yīng)電動勢的大小相等，線框中感應(yīng)電流的大小也相等，設(shè)電流為I，線框每邊的電阻為r則在選項(xiàng)A、C、D中，ab邊均是電源的負(fù)載，故UabIr；而在選項(xiàng)B中，ab是電源，Uab為路端電壓，外電阻為3r，即Uab3Ir所以選項(xiàng)B正確 答案B

44、,2如圖甲所示，一導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強(qiáng)磁場，兩磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向相反且均與紙面垂直導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動，M端通過滑動觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸在圓心和圓環(huán)間連有電阻R桿OM以勻角速度逆時針轉(zhuǎn)動，t0時恰好在圖示位置規(guī)定從a到b流經(jīng)電阻R的電流方向?yàn)檎?，圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計，則桿從t0開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，電流隨t變化的圖象是2009年高考寧夏理綜卷(),解析依據(jù)左手定則可知，在0 內(nèi)，電流方向由M 到O，在電阻R內(nèi)則是由b到a, 為負(fù)值，且大小為I , 為一定值；在 內(nèi)，沒有感應(yīng)電流；在 內(nèi)，沒 有感應(yīng)電流；在 內(nèi)，電流的方向相反，即

45、沿正方 向；在 2內(nèi)，沒有感應(yīng)電流因此選項(xiàng)C正確 答案C,3如圖甲所示，一個電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線圈的半徑為r1 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫縱軸的截距分別為t0和B0導(dǎo)線的電阻不計求0t1時間內(nèi) (1)通過電阻R1上的電流大小和方向 (2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量2009年高考廣東物理卷 甲乙,解析(1)由圖象分析可知，0t1時間內(nèi)， 由法拉第電磁感應(yīng)定律有： 而Sr22 由閉合電路歐姆定律有：I1 聯(lián)立以上各式解得：通過電阻R1

46、上的電流大小 I1 由楞次定律可判斷，通過電阻R1上的電流方向?yàn)閺腷到a,(2)通過電阻R1上的電荷量qI1t1 電阻R1上產(chǎn)生的熱量QI12R1t1 答案(1) ，方向由b到a通過R1 (2),課時32電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 課前導(dǎo)航 1831年10月28日，法拉第在一次會議 上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)(如圖321 所示)它是利用電磁感應(yīng)的原理制成的， 是人類歷史上第一臺發(fā)電機(jī)據(jù)說，在法 拉第表演他的圓盤發(fā)電機(jī)時，一位貴婦人 問道：“法拉第先生，這東西有什么用 呢？”法拉第答道：“夫人，一個剛剛出 生的嬰兒有什么用呢？” 圖321 請你思考： 1圓盤發(fā)電機(jī)的原理是什么？ 2圓盤發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓與

47、哪些因素有關(guān)？,基礎(chǔ)梳理,知識精析 一、感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機(jī)制 1因感而生 英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為：磁場變化時會在空間激發(fā)一個環(huán)形電場感生電場如果此時空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會在這個電場的作用下做定向運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢在這種情況下，所謂的非靜電力就是這種感生電場對自由電荷的作用 由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為感生電動勢，即：,2因動而生 如圖322所示，以勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動著的直導(dǎo)線ab作為研究對象，當(dāng)它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以速度v勻速切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體中的自由電子也同樣在磁場中運(yùn)動因此電子要受到洛倫茲力的作用，即F洛evB在洛倫茲力的作用下，

48、自由電子由a端向b端運(yùn)動，結(jié)果在b端就聚集了負(fù)電荷，則a端就出現(xiàn)了等量的正電荷當(dāng)兩端的正負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的電場作用于自由電子的電場力與自由電子受到的洛倫茲力相等時，電子 就不運(yùn)動而達(dá)到平衡如果用導(dǎo)線 將兩端連起來，就產(chǎn)生了電流，運(yùn) 動的導(dǎo)線就是電源，洛倫茲力就是 不斷地把自由電子從電源的正極拉 到負(fù)極,使電路里產(chǎn)生穩(wěn)定持續(xù)的電流 圖322,由導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢，即： E2BLvsin 注意：動生電動勢是由洛倫茲力使正(負(fù))自由電荷向正(負(fù))極聚集形成的，但洛倫茲力并非電動勢定義中電源內(nèi)部對電荷做功的非靜電力，因?yàn)槁鍌惼澚τ肋h(yuǎn)不會做功 3若某一回路中

49、同時存在磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化和切割磁感線的運(yùn)動，則有： E S B S BLvsin,二、感應(yīng)電路分析 求解電磁感應(yīng)中的電路問題的關(guān)鍵是分析清楚哪是內(nèi)電路，哪是外電路“切割”磁感線的導(dǎo)體和磁通量變化的線圈都相當(dāng)于“電源”，該部分導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于內(nèi)阻，而其余部分的電路則是外電路 解決此類問題的基本步驟： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢的大小和方向 (2)畫等效電路：感應(yīng)電流的方向是電源內(nèi)部的電流方向 (3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律，結(jié)合串、并聯(lián)電路的規(guī)律以及電功率的計算公式聯(lián)立求解,三、感應(yīng)電路的動力學(xué)及能量問題 1受力與運(yùn)動 電磁感應(yīng)與物理學(xué)的其他知識的聯(lián)系十分廣泛，它可

50、以和電路結(jié)合，也可以和磁場、力學(xué)內(nèi)容綜合，分析導(dǎo)體棒的運(yùn)動狀態(tài)的變化及能量轉(zhuǎn)化情況其基本的綜合形式為： 2能量問題 磁通量發(fā)生變化在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程中，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，通有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場中通過安培力做功、電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或內(nèi)能，因此電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量的變化,方法探究 一、感生電動勢與動生電動勢 例1一個正方形線圈邊長a0.2 m，共有n100匝正方形所在的區(qū)域存在著勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直線圈所在平面，如圖323甲所示當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖323乙所示時，電路中的感應(yīng)電動勢是多大？ 甲乙 圖323,解析從Bt圖象可知 T/s10 T

51、/s，可得感 應(yīng)電動勢的大小EnS( )1000.0410 V40 V 答案40 V 點(diǎn)評分析清楚產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原因，再根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，選擇準(zhǔn)確的公式求解,例2如圖324所示，一個足夠長的U形金屬導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的寬度L0.50 m，一根均勻金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上且接觸良好該軌道平面處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0.5 T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中 圖324 (1)當(dāng)金屬棒以速度v5 m/s勻速向右運(yùn)動時，求感應(yīng)電動勢的大小 (2)當(dāng)金屬棒以a4.0 m/s2的加速度做初速度為零的勻加速運(yùn)動時，求：t10 s時的感應(yīng)電動勢大小和10 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢大小,解析(1)當(dāng)金屬棒勻速

52、切割磁感線時，感應(yīng)電動勢大小為： EBLv0.50.55 V1.25 V (2)當(dāng)金屬棒勻加速切割磁感線時，t10 s時的瞬時感應(yīng)電動勢為： EBLvBLat0.50.54.010 V10 V 10 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢為： 答案(1)1.25 V(2)10 V5 V,點(diǎn)評由于回路面積變化而引起磁通量變化，則有 EnB 假如所研究的對象是導(dǎo)體棒在磁場中做切割磁 感線運(yùn)動，其特殊表現(xiàn)形式為EBlv，其中B、l和v兩兩相互垂直，應(yīng)用時要注意：l應(yīng)取其與B和v垂直的等效長度；當(dāng)v為瞬時速度時，對應(yīng)的E應(yīng)是瞬時感應(yīng)電動勢，當(dāng)v是平均速度時，對應(yīng)的E應(yīng)是平均感應(yīng)電動勢,變式訓(xùn)練1 如圖325所示，兩根平

53、行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每米導(dǎo)軌的電阻r00.10 ，導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離L0.20 m有一隨時間變化的勻強(qiáng)磁場垂直于桌面(圖中未畫出)，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時間t的關(guān)系為Bkt，比例系數(shù)k0.020 T/s一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直在t0時刻，金屬桿緊靠在PQ端，在外力作用下，桿以恒定的加速度由靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?，求在t6.0 s時金屬桿所受的安培力 圖325,解析磁通量的變化是由磁場和回路面積同時變化引起的，兩種因素產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向是一致的用a表示金屬桿運(yùn)動的加速度，在t時刻，金屬桿與初始位置的距離

54、 x at2，此時桿的速度vat，這時桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的 面積SxL回路中的感應(yīng)電動勢EE1E2S BtLv. 而Btkt，則 得：E at2LkktLat akLt2,回路中的總電阻R2Lr0，回路中的感應(yīng)電流I ，作 用于桿的安培力FBIL 解得：F t1.44103 N 答案1.44103 N 點(diǎn)評若磁通量的變化是由磁場和回路面積同時變化引 起的,則由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E B S . 值得注意的是：先根據(jù)兩個感應(yīng)電動勢的方向確定其正負(fù)，再進(jìn)行求和,二、感應(yīng)電路的分析 例3如圖326甲所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距h0.1 m的平行金屬

55、導(dǎo)軌MN與PQ，導(dǎo)軌的電阻均忽略不計在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R0.3 的電阻，導(dǎo)軌上橫放著一根長L0.2 m、每米長的電阻r2.0 的金屬棒ab金屬棒與導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn) 為c、d當(dāng)金屬棒以v4.0 m/s的 速度向左做勻速運(yùn)動時，試求： (1)電阻R中的電流大小和方向 (2)使金屬棒做勻速運(yùn)動的外力 (3)金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢差 圖326甲,解析金屬棒向左做勻速運(yùn)動時，等效電路如圖326乙所示，在閉合回路中，金屬棒的cd部分相當(dāng)于電源，內(nèi)阻rcdhr，電動勢EcdBhv 圖326乙,(1) 根 據(jù) 歐 姆 定律可知，R中的電流I 0.4 A，方向?yàn)镹Q (2)使棒勻速運(yùn)動的

56、外力與安培力是一對平衡力，方向向左，大小為： FF安BIh0.5 0.40.1 N0.02 N (3)金屬棒ab兩端的電勢差UabUacUcdUdb，由于UcdIREcdIrcd，因此也可以寫成UabEabIrcdBLvIrcd0.32 V 答案(1)0.4 ANQ(2)0.02 N (3)0.32 V 點(diǎn)評電勢、電壓、電動勢之間的關(guān)系在整個高中物理的學(xué)習(xí)中都是一個重點(diǎn)和難點(diǎn),變式訓(xùn)練2 如圖327甲所示，有一匝數(shù)n1500、橫截面積S20 cm2、電阻r1.5 的螺線管，與螺線管串聯(lián)的外電阻R13.5 ，R225 穿過螺線管的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向左，大小隨時間按圖327 乙所示的規(guī)律變

57、化試計算電阻R2消耗的電功率和a、b兩點(diǎn)的電勢(設(shè)c點(diǎn)的電勢為零) 圖327,解析把螺線管視為電源，由閉合電路的歐姆定律可求出通過螺線管回路的電流，從而求出R2消耗的電功率及a、b兩點(diǎn)的電勢 由圖乙可知，螺線管中磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻增加，其變化 率 T/s2 T/s，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，螺線管 中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： En nS 1500201042 V 6.0 V 通過螺線管回路的電流為： I A0.2 A,電阻R2上消耗的功率為： P2I2R2(0.2)225 W1 W 穿過螺線管的原磁場磁通量向左增加，螺線管中感應(yīng)電流的磁場方向向右，感應(yīng)電流從b流向a，b端的電勢高，a端的電勢低由Uc0

58、，有： UcUaIR10.23.5 V0.7 V 故Ua0.7 V UbUcIR20.225 V5 V 故Ub5 V 答案1 W0.7 V5 V 點(diǎn)評對于電磁感應(yīng)問題，由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動勢后，就可以將電磁感應(yīng)問題等效為電路問題，再運(yùn)用電路的有關(guān)知識求解,三、感應(yīng)電荷量問題 1感應(yīng)電荷量(串聯(lián)回路)： Q t t 2感應(yīng)電荷量正比于回路磁通量的變化與磁通量的變化率無關(guān) 例4如圖328甲所示，在勻 強(qiáng)磁場中固定放置一根串接一電阻 R的直角形金屬導(dǎo)軌aOb (在紙面內(nèi))， 磁場方向垂直于紙面向里，另有兩 根金屬導(dǎo)軌c、d分別平行于Oa、Ob 放置保持導(dǎo)軌之間接觸良好，金 屬導(dǎo)軌的電阻不計現(xiàn)經(jīng)歷以下四 個過程： 圖328甲,以速率v移動d，使它與Ob的距離增大一倍 再以速率v移動c，使它與Oa的距離減小一半 然后，再以速率2v移動c，使它回到原處 最后以速率2v移動d，使它也回到原處 設(shè)上述四過程中通過電阻R的電荷量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則2006年高考全國理綜卷() AQ1Q2Q3Q4 BQ1Q22Q32Q4 C2Q12Q2Q3Q4 DQ1Q2Q3Q4,解析設(shè)a、c間相距l(xiāng)1，b、d間相距l(xiāng)2(如圖328 乙所示)則有： 圖328乙,由以上可以看出Q1Q2Q3Q4，故選項(xiàng)A正確 答案A 點(diǎn)評本題是根據(jù)Q