河北省沙河市二十冶综合学校高中分校高中物理电磁感应现象的两类问题

河北省沙河市二十冶综合学校高中分校高中物理电磁感应现象的两类问题

第五节 电磁感应现象的两类问题 ‎ 学习目标：‎ ‎1.了解感生电场,知道感生电动势产生的原因。‎ ‎2.了解电动势的产生条件以及与洛伦兹力的关系。‎ ‎3.知道感应电动势的两种不同类型。‎ ‎4.了解电磁感应规律的一般应用,会联系科技实例进行分析。‎ 学习重点：‎ 法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用 学习过程：‎ 一、自主学习 ‎1.电磁感应现象中的感生电场 感生电场:英国物理学家　麦克斯韦　认为,磁场　变化　时会在空间激发一种电场。‎ ‎(1)感生电动势:由　感生电场　产生的感应电动势。‎ ‎(2)感生电动势中的“非静电力”:　感生电场　对自由电荷的作用力。‎ ‎(3)感生电场的方向:与所产生的　感应电流　方向相同,可根据楞次定律和右手定则判断。‎ ‎2.电磁感应现象中的洛伦兹力 ‎(1)动生电动势:由于　导体棒运动　而产生的感应电动势。‎ ‎(2)动生电动势中的“非静电力”:自由电荷因随导体棒运动而受到　洛伦兹力　,非静电力与　洛伦兹力　有关。‎ ‎(3)动生电动势中的功能关系:闭合回路中,导体棒做切割磁感线运动时,克服　安培力做功　,其他形式的能转化为电能。‎ 二、探究与思考 主题1:感生电场与感生电动势 ‎(1)如图所示,穿过闭合回路的磁场在增强,在回路中产生感应电流,是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动?‎ ‎(2)感生电场与闭合回路的存在有无关系?感生电场的方向如何?‎ ‎　　主题2:理论探究动生电动势的产生(重点探究)‎ 阅读教材中“电磁感应现象中的洛伦兹力”的相关内容,回答下列问题。‎ ‎(1)什么是动生电动势?‎ ‎(2)如图所示,导体棒CD在匀强磁场中做切割磁感线运动。注意导体棒中的自由电荷是带负电的电子。‎ ‎①自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力,它将沿导体棒向哪个方向运动?‎ ‎②如果导体棒一直运动下去,自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去?为什么?‎ ‎③导体棒哪端电势比较高?‎ ‎④如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上,导体棒中电流的方向如何?‎ ‎(3)动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关吗?电磁感应现象中的洛伦兹力做功吗?‎ ‎　　主题3:电磁感应中的能量问题 ‎(1)如图所示,下面是螺线管和灵敏电流表组成的闭合电路,上面是弹簧和条形磁铁组成的振动装置,线圈直径大于磁铁的宽度。启动磁铁在线圈内振动,试分析磁铁如何运动和能量如何转化。‎ ‎(2)根据磁场变化和部分导体切割磁感线两种情况,请你说一下电磁感应现象中的能量转化方式。‎ 三、课堂作业 ‎1.如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动,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.以上情况都有可能 ‎2.如图所示,正方形导线框A在竖直平面内从静止开始下落,匀强磁场的方向水平且垂直于线框所在的平面,磁场宽度大于线框的边长。若线框A恰好匀速进入磁场,则线框离开磁场时将做(　　)。‎ A.匀速运动　　　　B.加速运动 C.减速运动 D.匀变速运动 ‎3.一个面积S=4×10‎-2 m2‎、匝数n=100的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面。磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示,则下列判断正确的是(　　)。‎ A.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/s B.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C.在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 V D.在第3 s末线圈中的感应电动势等于零 ‎4.如图所示,在光滑的绝缘水平面上,一个半径为‎1 m、电阻为1.0 Ω、质量为‎0.1 kg的金属环以‎10 m/s的速度冲入一有界磁场,该磁场磁感应强度为B=0.5 T。经过一段时间后,圆环恰好有一半进入磁场,该过程产生了3.2 J的电热,则此时圆环的瞬时速度为　　　m/s,瞬时加速度为　　　m/s2。 ‎