新人教版高中物理选修3-2练习 电磁感应现象的两类情况

一、电磁感应现象中的感生电场┄┄┄┄┄┄┄┄①

1．感生电场：磁场变化时在空间激发的一种电场。

2．感生电动势：由感生电场产生的感应电动势。

3．感生电动势中的非静电力：感生电场对自由电荷的作用。

4．感生电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可根据楞次定律和右手定则判断。

[注意]

(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。

(2)感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。

(3)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。

①[判一判]

1．感生电场线是闭合的(√)

2．磁场变化时，可以产生感生电场，并不需要电路闭合这一条件(√)

3．感生电场是产生感生电动势的原因(√)

4．处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用(√)

二、电磁感应现象中的洛伦兹力┄┄┄┄┄┄┄┄②

1．动生电动势：由于导体切割磁感线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。

[注意]

有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性。例如，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运动，产生动生电动势；如果在相对线圈静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产生感生电动势。

②[填一填]

如图所示，导体棒向右运动切割磁感线时，棒中的电子受的洛伦兹力方向为________，棒上端的电势比下端的电势________(填“高”或“低”)。

解析：电子随导体棒向右运动，同时受向下的洛伦兹力，有向下的分速度，电子的合速度向右下方，洛伦兹力向左下方；根据右手定则，棒上端的电势高于下端的电势。

答案：左下方高

磁场变化时会在空间激发感生电场，处在感生电场中的闭合导体中的自由电荷在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，或者说，导体中产生了感应电动势。由感生电场产生的电动势叫做感生电动势。

1．电路中电源电动势是非静电力对自由电荷的作用。在电池中，这种力表现为化学作用。

2．感生电场对电荷产生的力，相当于电源内部的所谓的非静电力。感生电动势在电路中的作用就是电源。

[典型例题]

例 1.某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是原磁场()

A．沿AB方向且在迅速减弱

B．沿AB方向且在迅速增强

C ．沿BA 方向且恒定不变

D ．沿BA 方向且在迅速减弱

[解析] 感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行于感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场沿AB 方向且在迅速减弱，或原磁场沿BA 方向且在迅速增强，所以A 有可能。

[答案] A

例2.如图甲所示，匝数n ＝50的圆形线圈M ，它的两端点a 、b 与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a 、b 两点的电势高低与电压表的读数为( )

A ．φa ＞φb,20 V

B ．φa ＞φb,10 V

C ．φa ＜φb,20 V

D ．φa ＜φb,10 V

[解析] 由题意知，线圈中产生感应电动势，相当于电源内电路。磁通量均匀增大，由

楞次定律知，线圈中感应电流为逆时针方向，又线圈相当于内电路，故φa ＞φb ；E ＝n ΔΦΔt

＝50×8×0.014×0.1

V ＝10 V ，电压表测量的是电源的电动势，即感应电动势，因而电压表的读数为10 V 。故B 正确。

[答案] B

[即时巩固]

1．[多选]下列说法中正确的是( )

A ．感生电场由变化的磁场产生

B ．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场

C ．感生电场的方向可以用楞次定律和右手定则来判定

D ．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向

解析：选AC 磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和右手定则判断，故A 、C 项正确，B 、D 项错误。

2．(2017·天津高考)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R 。金属棒ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( )

A．ab中的感应电流方向由b到a

B．ab中的感应电流逐渐减小

C．ab所受的安培力保持不变

D．ab所受的静摩擦力逐渐减小

解析：选D根据楞次定律，可判断ab中感应电流方向从a到b，A错误；磁场变化是均匀的，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势恒定不变，感应电流I恒定不变，B错误；安培力F＝BIL，由于I、L不变，B减小，所以ab所受的安培力逐渐减小，根据力的平衡条件，静摩擦力逐渐减小，C错误，D正确。

感生电动势与动生电动势的对比

例 3.如图所示的是一个水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑，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槽中，让它获得一初速度v0，与此同时，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，磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变，则()

A ．小球受到的向心力大小不变

B ．小球受到的向心力大小不断增大

C ．磁场力对小球做了功

D ．小球受到的磁场力大小与时间成正比

[解析] 当磁感应强度随时间均匀增大时，将产生一恒定的感生电场，由楞次定律知，电场方向和小球初速度方向相同，因小球带正电，安培力对小球做正功，小球速度逐渐增大，向心力也随着增大，故A 错误，B 正确；洛伦兹力对运动电荷(小球)不做功，故C 错误；小球所受洛伦兹力F ＝qB v ，随着速率的增大而增大，同时B ∝t ，则F 和t 不成正比，故D 错误。

[答案] B

例4.如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r 0＝0.10 Ω，导轨的端点P 、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l ＝0.20 m 。有随时间变化的磁场垂直于桌面向下，已知磁感应强度B 与时间t 的关系为B ＝kt ，比例系数k ＝0.020 T/s 。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t ＝0时刻，金属杆紧靠P 、Q 端，在外力作用下，金属杆以恒定的加速度a ＝1 m/s 2 从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t ＝0.6 s 时金属杆所受的安培力。

[解析] t ＝0.6 s 时，回路中动生电动势E 1＝Bl v

又B ＝kt ，v ＝at

代入数据解得E 1＝1.44×10－

3 V 感生电动势E 2＝

ΔΦΔt ＝ΔB Δt

lx ＝klx 又x ＝12at 2 代入数据解得E 2＝0.72×10－

3 V 又由右手定则及楞次定律知E 1、E 2同向，故此时回路中总电动势为

E ＝E 1＋E 2＝2.16×10－

3 V 回路中电阻R ＝2xr 0＝3.6×10－

2 Ω 回路中电流I ＝E R ＝6×10－2 A

则金属杆所受的安培力F ＝BIl ＝ktIl ＝1.44×10－

4 N ，由左手定则知方向向右。 [答案] 1.44×10－

4 N ，方向向右 [点评]

(1)E ＝Bl v sin θ是由E ＝n ΔΦΔt

在一定条件下推导出来的，若B 不变，则E ＝Bl v sin θ和E ＝n ΔΦΔt

是等效替代关系。 (2)若导体切割磁感线的同时，磁感应强度B 是变化的，则E ＝Bl v sin θ和E ＝n

ΔΦΔt

是同时存在的。

[即时巩固]

3.如图所示，导体棒CD 放在光滑水平金属导轨上，已知匀强磁场的磁感应强度为0.4 T ，方向垂直纸面向里，导体棒长度与导轨宽度恰相等，L ＝20 cm ，导体棒的电阻r ＝10 Ω，外接电阻R ＝30 Ω。不计金属导轨的电阻。当用水平拉力F 拉着CD 以10 m/s 的速度向右匀速运动时，求：

(1)流经CD 的电流大小及方向；

(2)要维持CD 匀速运动所需的水平外力大小。

解析：(1)由E ＝BL v ，得E ＝0.8 V ，

则I ＝E R ＋r ＝0.830＋10

A ＝0.02 A ， 由右手定则可知，感应电流流经CD 时方向为D →C 。

(2)当水平外力与CD 所受安培力大小相等时，CD 匀速运动，所以F ＝BIL ＝0.4×0.02×0.2 N ＝1.6×10－3 N ，则所需的水平外力为1.6×10－

3 N 。 答案：(1)0.02 A 方向为D →C

(2)1.6×10－

3 N

1．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( )

解析：选C据麦克斯韦电磁理论，恒定的感生电场由均匀变化的磁场产生，C正确。

2.[多选]某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系，下列描述正确的是()

A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向

B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向

C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向

D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向

解析：选AD感生电场中磁场的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手定则知感应电流的方向(即感生电场的方向)：从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向，所以A、D正确。

3．内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处在竖直向下的磁场中，如图所示。当磁场突然增强时，小球()

A．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．仍保持静止状态

解析：选A磁场突然增强时，激发出逆时针方向的感生电场，对负电荷的作用力为顺时针，故小球沿顺时针方向运动，A正确。

4.[多选]如图所示，导体棒AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，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 ．动生电动势的产生与电场力有关

D ．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的

解析：选AB 动生电动势是由于导体运动而产生的，选项A 正确；动生电动势中，非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力，而感生电动势是由感生电场产生的，选项B 正确，

C 、

D 错误。

5.如图所示，水平的平行虚线间距为d ，其间有磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一个正方形线框的边长为L ，且L

(1)线框刚进入磁场时的感应电流的大小及方向；

(2)线框刚开始下落时其下边缘到磁场上边缘的距离。

(3)若线框上边缘刚穿出磁场时的速度与线框进入磁场的速度恰好相等，求线框进出磁场的全过程中产生的总焦耳热。

解析：(1)由mg ＝BIL 得I ＝mg BL

由右手定则可知，感应电流的方向为逆时针方向。

(2)设线框开始下落时其下边缘到磁场上边缘的距离为h ，下边缘进入磁场时线框速度

为v 0，则mgh ＝12

m v 02, v 0＝2gh ，

E ＝BL v 0，

I ＝E R ＝BL 2gh R ，

又I ＝mg BL ，解得h ＝m 2gR 2

2B 4L

4。 (3)由于线框完全处于磁场中时不产生电热，线框进入磁场过程中产生的电热Q 就是线框从下边缘刚进入磁场到上边缘穿出磁场时产生的电热，而两个位置动能相同，

由能量守恒得Q ＝mg (d ＋L )。

答案：(1)mg BL 逆时针方向 (2)m 2gR 2

2B 4L

4

(3)mg (d ＋L )

[基础练]

一、选择题

1．[多选](2018·内蒙古包钢一中期中)关于电磁感应现象中的感生电场，下列说法正确的是( )

A ．感生电场不同于静电场，其电场线是闭合曲线

B ．由感生电场产生的感生电动势的表达式为E ＝n ΔΦΔt

C ．感生电场产生感生电动势中的非静电力是洛伦兹力

D ．感生电动势对应的非静电力对自由电荷不做功

解析：选AB 磁场变化时在空间激发的电场称为感生电场，不同于静止电荷产生的电场(静电场)，其电场线是闭合曲线，选项A 正确；变化的磁场引起磁通量的变化，进而产生

感生电动势，所以感生电动势的表达式为E ＝n ΔΦΔt

，选项B 正确；感生电场产生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，即电场力，对自由电荷做功，选项C 、D 错误。

2．[多选]在空间某处存在一变化的磁场，则下列说法中正确的是( )

A ．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流

B ．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定产生感应电流

C ．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场

D ．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场

解析：选BD 根据感应电流的产生条件，只有穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中才产生感应电流，A 错误，B 正确；变化的磁场产生感生电场，与是否存在闭合线圈无关，C 错误，D 正确。

3．下列说法中正确的是( )

A ．动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的

B ．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的

C ．动生电动势的方向可以由右手定则来判定

D ．导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反

解析：选C 动生电动势是洛伦兹力沿导体方向的分力做功引起的，但洛伦兹力对自由电荷所做的总功仍为零，A 、B 错误；动生电动势是由于导体切割磁感线产生的，可由右手定则判定方向，C 正确；只有切割磁感线的导体棒做匀速运动时，除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等方向相反，做变速运动时不成立，D 错误。

4.如图所示，空间有一个方向水平的有界匀强磁场区域，一个矩形线框，自磁场上方某一高度下落，然后进入磁场，进入磁场时，导线框平面与磁场方向垂直，则在进入时导线框不可能( )

A ．变加速下落

B ．变减速下落

C ．匀速下落

D ．匀加速下落

解析：选D 导线框刚进入磁场时做什么运动，取决于所受安培力与重力的大小关系。若F 安mg ，则减速；若F 安＝mg ，则匀速。由于F 安随速度发生变化，线框所受合力是变化的，即线框不可能做匀变速运动，D 正确。

5．[多选](2018·唐山中学检测)如图甲所示，abcd 是匝数为100、边长为10 cm 、总电阻为0.1 Ω的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是( )

A ．在0～3 s 内导线圈中产生的感应电流方向不变

B ．在t ＝2.5 s 时，导线圈产生的感应电动势为1 V

C ．在0～2 s 内通过导线横截面的电荷量为20 C

D ．在t ＝1 s 时，导线圈内电流的瞬时功率为10 W

解析：选CD 在0～2 s 内，磁感应强度变化率大小为ΔB 1Δt 1

＝1 T/s ，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为E 1＝nS ΔB 1Δt 1

＝100×0.12×1 V ＝1 V ；在2～3 s 内，磁感应强度变化率大小为ΔB 2Δt 2＝2 T/s ，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为E 2＝nS ΔB 2Δt 2

＝100×0.12×2 V ＝2 V 。在0～2 s 内穿过导线圈的磁通量增加，在2～3 s 内穿过导线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，在0～3 s 内导线圈中产生的感应电流方向发生了变化，选项A 错误；在t ＝2.5 s 时，产生的感应电动势为E 2＝2 V ，选项B 错误；在0～2 s 内，感应

电流I ＝E 1R ＝10 A ，通过导线横截面的电荷量为q ＝I Δt ＝20 C ，选项C 正确；在t ＝1 s 时，导线圈内感应电流的瞬时功率P ＝UI ＝I 2R ＝102×0.1 W ＝10 W ，选项D 正确。

二、非选择题

6.如图所示，在水平平行放置的两根光滑长直导轨MN 与PQ 上，放着一根直导线ab ，ab 与导轨垂直，它在导轨间的长度L ＝20 cm ，这部分的电阻r ＝0.02 Ω。导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B ＝0.20 T ，电阻R ＝0.08 Ω，其他电阻不计。ab 的质量为0.02 kg 。

(1)打开开关S ，ab 在水平恒力F ＝0.01 N 的作用下，由静止沿导轨滑动，经过多长时间速度才能达到10 m/s?

(2)上述过程中感应电动势随时间变化的表达式是怎样的？

(3)当ab 的速度达到10 m/s 时，闭合开关S ，为了保持ab 仍能以10 m/s 的速度匀速运动，水平拉力应变为多少？

解析：(1)由牛顿第二定律F ＝ma ，得

a ＝F m ＝0.010.02

m/s 2＝0.5 m/s 2， t ＝v t －v 0a ＝100.5

s ＝20 s 。 (2)感应电动势E ＝BL v ＝BLat ＝0.02t ，感应电动势与时间成正比。

(3)ab 保持以10 m/s 的速度运动，受到的安培力

F 安＝BIL ＝B 2L 2v R ＋r

＝0.16 N 安培力与拉力F 是一对平衡力，故

F 拉＝0.16 N 。

答案：(1)20 s (2)E ＝0.02t (3)0.16 N

[提能练]

一、选择题

1．[多选]关于感生电动势和动生电动势的比较，下列说法正确的是( )

A ．感生电动势是由于变化的磁场产生了感生电场，感生电场对导体内的自由电荷产生作用而使导体两端出现的电动势

B ．动生电动势是由于导体内的自由电荷随导体棒一起运动而受到洛伦兹力的作用产生定向移动，使导体棒两端出现的电动势

C ．在动生电动势产生的过程中，洛伦兹力对自由电荷做功

D ．感生电动势和动生电动势产生的实质都是由于磁通量的变化引起的

解析：选ABD 由感生电动势和动生电动势的产生机理可知，选项A 、B 正确；在动生电动势产生的过程中，某一方向上的洛伦兹力对自由电荷做正功，另一方向上的洛伦兹

力对自由电荷做负功，整体上，洛伦兹力不做功，选项C 错误；感生电动势和动生电动势实质上都是电磁感应现象中产生的电动势，都是由于磁通量的变化引起的，选项D 正确。

2.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q 的小球。已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )

A ．0 B.12

r 2qk C ．2πr 2qk D ．πr 2qk 解析：选D 均匀变化的磁场产生恒定的电场，电动势E ＝

ΔΦΔt ＝ΔB Δt

·S ＝k πr 2，电场力做的功W ＝qE ＝πr 2qk ，故选项D 正确。 3．[多选]如图所示，一个由金属导轨组成的回路，竖直放在宽广的匀强磁场中，磁场垂直于该回路所在平面，方向如图所示，其中导线AC 可以自由地紧贴竖直的光滑导轨滑动；导轨足够长，回路总电阻为R 且保持不变。当AC 由静止释放后( )

A ．AC 的加速度将达到一个与R 成反比的极限值

B ．A

C 的速度将达到一个与R 成正比的极限值

C ．回路中的电流将达到一个与R 成反比的极限值

D ．回路中的电功率将达到一个与R 成正比的极限值

解析：选BD 当AC 受到的安培力与重力平衡时达稳定状态，加速度为零，选项A 错误；B Bl v R

l ＝mg ，所以v ∝R ，最后的电功率P ＝mg v ，选项B 、D 正确；BIl ＝mg ，则最后电流不变，且与R 无关，选项C 错误。

4.如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ，ab 边长大于bc 边长，置于垂直纸面向里、边界为MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN 。第一次ab 边平行MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q 1，通过线框导体横截面的电荷量为q 1；第二次bc 边平行MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q 2，通过线框导体横截面的电荷量为q 2，则( )

A ．Q 1＞Q 2，q 1＝q 2

B ．Q 1＞Q 2，q 1＞q 2

C ．Q 1＝Q 2，q 1＝q 2

D ．Q 1＝Q 2，q 1＞q 2

解析：选A 根据法拉第电磁感应定律E ＝Bl v 、欧姆定律I ＝E R

和焦耳定律Q ＝I 2Rt ，得线圈进入磁场产生的热量Q ＝B 2l 2v 2R ·l ′v ＝B 2Sl v R

，因为l ab ＞l bc ，所以Q 1＞Q 2。 根据E ＝ΔΦΔt

，I ＝E R 及q ＝I Δt 得q ＝BS R ，故q 1＝q 2。选项A 正确，B 、C 、D 错误。 5．(2018·武汉质检)如图所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d 水平。在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。线圈从水平面a 开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离。若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ，则( )

A ．F d ＞F c ＞F b

B ．F c ＜F d ＜F b

C ．F c ＞F b ＞F d

D ．F c ＜F b ＜F d

解析：选D 从a 到b 线圈做自由落体运动，线圈全部进入磁场后，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，因而不受磁场力，即F c ＝0；由于磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离，则v d ＞v b ，当线圈在进入和离开磁场时，穿过线圈的磁通量变

化，线圈中产生感应电流，受磁场力作用，其大小为F ＝BIl ＝B ·Bl v R ·l ＝B 2l 2v R

，因为v d ＞v b ，所以F d ＞F b ＞F c ，选项D 正确。

二、非选择题

6.(2018·西安高二检测)如图所示，水平面上有两根光滑金属导轨平行固定放置，导轨的电阻不计，间距为l ＝0.5 m ，左端通过导线与阻值R ＝3 Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值为R L ＝6 Ω的小灯泡L 连接，在CDFE 矩形区域内有竖直向上、磁感应强度B ＝0.2 T 的匀强磁场。一根阻值r ＝0.5 Ω、质量m ＝0.2 kg 的金属棒在恒力F ＝2 N 的作用下由静止开始从MN 位置沿导轨向右运动，经过t ＝1 s 刚好进入磁场区域。金属棒刚进入磁场时，求：

(1)金属棒切割磁感线产生的电动势；

(2)小灯泡两端的电压和金属棒受到的安培力。

解析：(1)0～1 s金属棒只受拉力，由牛顿第二定律F＝ma，可得金属棒进入磁场前的加速度

a＝F

m＝2

0.2m/s

2＝10 m/s2，

设其刚要进入磁场时速度为v，则v＝at＝10 m/s。金属棒进入磁场时切割磁感线，

感应电动势E＝Bl v＝0.2×0.5×10 V＝1 V。

(2)小灯泡与电阻R并联，R并＝

RR L

R＋R L

＝

3×6

3＋6

Ω＝2 Ω，通过金属棒的电流大小I＝

E

R并＋r

＝1

2＋0.5

A＝0.4 A，小灯泡两端的电压

U＝E－Ir＝1 V－0.4×0.5 V＝0.8 V，

金属棒受到的安培力大小

F安＝BIl＝0.2×0.4×0.5 N＝0.04 N，

由左手定则可判断安培力方向水平向左。

答案：(1)1 V(2)0.8 V0.04 N，方向水平向左

(完整版)湖北大学附属中学物理(选修3-2)导学案4.5《电磁感应现象的两类情况》(人教版)

课题 4.5电磁感应现象的两类情况 学习目标1．知道感生电场。 2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。 学习重难点重点 感生电动势与动生电动势的概念。 难点 对感生电动势与动生电动势实质的理解。 学法指导通过讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。 预习评价 1英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在空间激发一种电场，这 种电场叫做电场；有这种电场产生的电动势叫做，该 电场的方向可以由右手定则来判定。 2由于导体运动而产生的感应电动势称为。 课堂学习流程设计 【课程导学】 一、电磁感应现象中的感生电场 常用电源的电动势是由非静电力移动电荷做功使电源两极分别带上异种电荷，电磁感应现象中的感应电动势又是怎样产生的呢？ 1、感生电场：图所示，一个闭合电路静止于磁场中，当磁场由弱变强时，闭合电路中产生了感应电动势与 感应电流，这时又是什么力相当于非静电力促使电荷发生定向移动的？

2、例题：阅读课本例题，回答下列问题： ①真空室内的磁场由谁提供？当电磁铁的电流恒定时，真空室内的电子受力如何？ ②当电磁铁中通有图示方向均匀减小的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎 样？能使电子加速吗？ ③电磁铁中通有图示方向均匀增加的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？ 能使电子加速吗？ 二、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线运动时，磁场没有变化，不能产生感生电场，其感应电动势又是如何产生的？ 思考与分析：右图所示，导体棒CD在匀强磁场中运动： ①为了方便，我们认为导体棒中的自由电荷为正电荷，那么导体棒中的正电荷所受洛伦兹力的方向如何？ 正电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？ ②导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？ ③导体棒的那端电势比较高？ ④如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流沿什么方向？此时导体棒会受到安 培力作用吗？ ⑤此时是什么力与非静电力有关？导体棒中的能量是怎样转化的？ 【范例精析】

高考物理压轴题之电磁感应现象的两类情况(高考题型整理,突破提升)及详细答案

高考物理压轴题之电磁感应现象的两类情况(高考题型整理,突破提升)及详细 答案 一、电磁感应现象的两类情况 1．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 倾斜放置，两导轨间距离为L ，导轨平面与水平面间的夹角θ，所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上，质量为m 的金属棒 ab 垂直于导轨放置，导轨和金属棒接触良好，不计导轨和金属棒ab 的电阻，重力加速度为g ．若在导轨的M 、P 两端连接阻值R 的电阻，将金属棒ab 由静止释放，则在下滑的 过程中，金属棒ab 沿导轨下滑的稳定速度为v ，若在导轨M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，仍将金属棒ab 由静止释放，金属棒ab 下滑时间t ，此过程中电容器没有被击穿，求： （1）匀强磁场的磁感应强度B 的大小为多少？ （2）金属棒ab 下滑t 秒末的速度是多大？ 【答案】（1）2sin mgR B L v θ=2）sin sin t gvt v v CgR θθ=+ 【解析】 试题分析：（1）若在M 、P 间接电阻R 时，金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态．则感应电动势E BLv =，感应电流E I R = ，棒所受的安培力F BIL = 联立可得22B L v F R =，由平衡条件可得F mgsin θ=，解得2 mgRsin B L v θ （2）若在导轨 M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，将金属棒ab 由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab 棒受到安培力． 设棒下滑的速度大小为v '，经历的时间为t 则电容器板间电压为 U E BLv ='= 此时电容器的带电量为 Q CU = 设时间间隔△t 时间内流经棒的电荷量为Q V 则电路中电流 Q C U CBL v i t t t ???===???，又v a t ?=?，解得i CBLa = 根据牛顿第二定律得mgsin BiL ma θ-=，解得22mgsin gvsin a m B L C v CgRsin θθ θ = =++

最新人教版高中物理选修3-2第四章《电磁感应现象的两类情况》预习导航

预习导航 目标导航 （1）了解感生电场，知道感生电动势产生的原因.会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小. （2）了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系.会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小. （3）了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析. 激趣诱思 环保型手电筒：不用电池，真的不用电池哦！ 如下图所示是环保型手电筒（内由磁铁和线圈组成）的外形.环保型手电筒不需要任何化学电池作为电源，不会造成由废电池引起的环境污染.使用时只要将它来回摇晃30秒钟，手电便可持续照明3～5分钟. 你能根据前面学过的有关电磁感应的知识解释这种手电筒的工作原理吗？ 简答：电筒内有一块永磁铁，它外面有一线圈.当你摇动电筒时，磁铁就相对线圈做往复运动，磁通量发生变化，产生感应电流，将机械能转为电能，灯就亮了（内有两节纽扣电池储存电能）. 新知预习 1.感生电场与感生电动势 （1）感生电场：变化的磁场在周围空间激发的电场，叫做感生电场. 如果此空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生了感生电动势. （2）感生电场的方向：感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因.导体中正电荷定向运动的方向就是感生电场的方向，可由楞次定律判断. （3）感生电动势：由于感生电场的作用，推动导体中自由电荷定向移动而产生的电动势叫

感生电动势. 感生电动势在电路中的作用就是电源，其产生电动势的导体就是内电路，当它与外电路连接后就会对外电路供电. 说明：①感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因，变化的磁场可以产生电场，即便没有“电路”，感生电场依然存在. ②静电场电场线是由正电荷出发，到负电荷终止，电场线不闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的.如图所示，当磁场增强时，产生的感应电场是与磁场方向垂直的曲线. ③感应电场同静电场一样，也能对带电粒子做功. 2.洛伦兹力与动生电动势 （1）动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势. （2）动生电动势产生的原因：导体在磁场中做切割磁感线运动时，由于导体中自由电子要受到洛伦兹力的作用而产生动生电动势. 一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，其非静电力与洛伦兹力有关.

高中物理选修3-2教案 4.5《电磁感应现象的两类情况》

电磁感应现象的两种情况 教学目标 1. 知识与技能 (1)了解感生电场，会解释感生电动势的产生原因． (2)了解动生电动势的产生条件和洛伦兹力的关系． (3)掌握两种感应电动势的区别与联系，会应用分析实际问题． (4)了解电磁感应规律的一般应用，会分析科技实例． 2. 过程与方法 通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣． 3. 情感、态度与价值观 通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德． 教学重点难点 感生电动势与动生电动势的概念。 对感生电动势与动生电动势实质的理解。 教学方法与手段 以类比为先导，引领学生在复习干电池电动势中非静电力作用的基础上，说明感应电场和洛伦兹力在产生感应电动势中的作用，并能应用感生电动势和动生电动势解答相关问题。 类比讨论学习为主，发动学生对电子感应加速器的讨论从而加深理解。 课前准备 多媒体课件、实物投影仪、视频片断。 导入新课 [事件1] 教学任务：复习提问，导入新课。 师生活动：情景导入，放映PPT 课件展示提问的问题。 一、复习提问： 1．法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？ 答：感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即E ＝n ΔΦΔt 。 2．导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么，它成立的条件又是什么？

答：导体在磁场中切割磁感线产生的电动势的大小与导体棒的有效长度、磁场强弱、导体棒的运动速度有关，表达式是E＝BLvsinθ，该表达式只能适用于匀强磁场中。 3．干电池中电动势是怎样产生的？ 参照相关图片，回顾所学电池电动势中有关非静电力做功的知识，其他学生补充。 二、引入新课：在电磁感应现象中，由于引起磁通量的变化的原因不同，感应电动势产生的机理也不同，本节课我们就一起来学习感应电动势产生的机理。 讲授新课 [事件2] 教学任务：感生电场和感生电动势。 师生活动： 学生阅读教材19页“电磁感应现象中的感生电场”部分，分析讨论闭合电路中产生感应电流的原因。 教师启发学生：哪一种作用相当于非静电力？ 课件展示： 复习电动势相关知识 每一个电动势都对应有一种非静电力——正是由于非静电力做功把其他形式的能转化为电能(如干电池)。 讨论分析的结论：通过与干电池电动势的类比，找到变化的磁场会在周围空间激发一种电场，所谓的非静电力就是这种“感生电场”的电场力。 多媒体动画展示：感生电场产生感生电动势，感生电动势在闭合电路里产生感应电流。 学生讨论得出结论： 1．由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势，感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用。 2．感生电场方向就是感应电流的方向，判断方法：楞次定律 题在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是()

4.5电磁感应现象的两类情况同步训练(答案含解析)—人教版高中物理选修3-2同步训练

4.5电磁感应现象的两类情况 一、单选题(共24分) 1．如图甲所示，在虚线框所示的区域有竖直向上的匀强磁场，位于水平面内、面积为S 的单匝金属线框放在磁场中，线框上开有一小口与磁场外阻值为R 的小灯泡相连．若金属框的总电阻为2 R ，其他电阻不计，磁场随时间的变化情况如图乙所示．则（ ） A ．感应电流由b 经小灯泡流向a B ．线框cd 边受到的安培力向左 C ．感应电动势的大小为 00 2B S t D ．a 、b 间电压的大小为00 23B S t 2．下列说法中正确的是（ ） A ．由可知，若电阻两端所加电压为0，则此时电阻阻值为0 B ．由可知，若一小段通电导体在某处受磁场力大小为0，说明此处磁感应强度大小一定为0 C ．由可知，若检验电荷在某处受电场力大小为0，说明此处场强大小一定为0 D ．由，可知，若通过回路的磁通量大小为0，则感应电动势的大小也为0 3．关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是（ ） A ．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 B ．法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 C ．导体在磁场中做切割磁感线运动时产生动生电动势，其本质是导体中的自由电荷受到洛仑兹力作用，通过洛仑兹力对自由电荷做功实现能量的转化 D ．回路中的磁场发生变化时产生感生电动势，其本质是变化的磁场能在其周围空间激发感生电场，

通过电场力对自由电荷做功实现能量的转移或转化 4．如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv 的是（ ） A ．乙和丁 B ．甲、乙、丁 C ．甲、乙、丙、丁 D ．只有乙 5．如图，在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN 在平行金属导轨上以速度v 向右匀速滑动，MN 中产生的感应电动势为E 1；若磁感应强度增为3B ，其他条件不变，MN 中产生的感应电动势变为E 2。则通过电阻R 的电流方向及E 1与E 2之比分别为（ ） A ．c →a ，3∶1 B ．a →c ，1∶3 C ．a →c ，3∶1 D ．c →a ，1∶3 6．如图所示，金属杆ab 长为l ，垂直放置于光滑平行金属导轨上，导轨置于水平面内， 导轨的左端接一电阻，阻值为R ，金属棒ab 的电阻为r ，其余电阻不计，整个装置置于匀强磁场中，匀强磁场与导轨所在平面垂直，磁感应强度为B 。现施加一水平向右的外力F ，让金属棒ab 以恒定的速率v 水平向右运动，下列叙述正确的是 A ．ab 杆中的电流方向由a 到b B ．b 点电势高于a 点电势 C ．ab 两点的电势差为ab U Blv = D ．施加于金属棒ab 的外力大小与安培力大小相等，即22B l v F R r =+ 7．(本题6分)如图所示，MN 、PQ 为两条平行放置的金属导轨，左端接有定值电阻R ，金属棒AB 斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l ，金属棒与导轨间夹角为60°，以速度v 水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒中的电流为（ ） A ．I ＝ Blv R B ．I ＝3Blv C ．I ＝ 2Blv R D ．I ＝3Blv 8．(本题6分)CD 、EF 是两条水平放置的电阻可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L ，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，磁场区域的长度为d ，如图所示，导轨的右端接有一电阻R ，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接，将一阻值也为R 的导体棒从弯曲轨道上h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处，已知导体棒与水

高二物理人教版选修3-2电磁感应现象的两类情况

电磁感应现象的两类情况 重/难点 重点：感生电动势与动生电动势的概念。 难点：感生电动势和动生电动势产生的原因及相关类型题目的解题技巧。 重/难点分析 重点分析：使学生了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向。了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系。会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小。了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。 难点分析：对感生电场的理解：感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关。感生电场的方向根据闭合电路中感应电流的方向确定。 对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解：运动导体中的自由电荷不仅随导体运动，而且还沿导体定向运动，所以自由电荷所受的洛伦兹力就与合速度垂直。 突破策略 一、电磁感应现象中的感生电场 如图所示，B增强，那么就会在B的周围产生一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感

应电流，或者说导体中产生感应电动势。 (1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ (2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？ 解析：(1)电流的方向与正电荷移动的方向相同。感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向也可以用楞次定律判定。 (2)感生电场对自由电荷的作用。 [要点提炼] 感生电动势 1．定义：由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势。大小：E＝nΔΦΔt。 2．方向判断：楞次定律和右手螺旋定则。 例1．某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是( )

高考物理与电磁感应现象的两类情况有关的压轴题附详细答案

高考物理与电磁感应现象的两类情况有关的压轴题附详细答案 一、电磁感应现象的两类情况 1．如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T ．金属棒ab 从上端由静止开始下滑，金属棒ab 的质量m=0.1kg ．（sin37°=0.6，g=10m/s 2） （1）求导体棒下滑的最大速度； （2）求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度； （3）若经过时间t ，导体棒下滑的垂直距离为s ，速度为v ．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I 0的表达式（各物理量全部用字母表示）． 【答案】（1）18.75m/s （2）a=4.4m/s 2 （32 22mgs mv Rt - 【解析】 【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式，结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程，即可求解；根据牛顿第二定律，由受力分析，列出方程，即可求解；根据能量守恒求解； 解：（1）当物体达到平衡时，导体棒有最大速度，有：sin cos mg F θθ= ， 根据安培力公式有： F BIL =， 根据欧姆定律有： cos E BLv I R R θ==， 解得： 222 sin 18.75cos mgR v B L θ θ = =； （2）由牛顿第二定律有：sin cos mg F ma θθ-= ， cos 1BLv I A R θ = =， 0.2F BIL N ==， 24.4/a m s =； （3）根据能量守恒有：22012 mgs mv I Rt = + ， 解得： 2 02mgs mv I Rt -=

物理人教版选修3-2习题：第4单5电磁感应现象的两类情况 Word版含解析

第四单元电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况 A级抓基础 1．(多选)如图所示，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，会在空间激发一个电场 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 解析：磁场变化时，会在空间产生感生电场，感生电场的电场力使电荷定向移动形成电流，故A、C正确． 答案：AC 2.(多选)如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，那么()

A ．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大 B ．小球所受的磁场力一定不断增大 C ．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动 D ．磁场力对小球一直不做功 解析：变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于其电场线是闭合的，也称为涡旋电场，其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断．当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，所以C 正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D 正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压力F N 和磁场的洛伦兹力f ，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中f ＝Bq v ，磁场在增强，球速先减小，后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大；向心 力F 向＝m v 2 r ，其大小随速度先减小后增大，因此压力F N 也不一定始终增大．故正确答案为C 、D. 答案：CD 3.一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，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a ，远轴端为b ，如图所示，如果忽略a 到转轴中心线的距离，用E 表示每个叶片中的感应电动势，则( )

新人教版高中物理选修3-2练习 电磁感应现象的两类情况

一、电磁感应现象中的感生电场┄┄┄┄┄┄┄┄① 1．感生电场：磁场变化时在空间激发的一种电场。 2．感生电动势：由感生电场产生的感应电动势。 3．感生电动势中的非静电力：感生电场对自由电荷的作用。 4．感生电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可根据楞次定律和右手定则判断。 [注意] (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。 (2)感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。 (3)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。 ①[判一判] 1．感生电场线是闭合的(√) 2．磁场变化时，可以产生感生电场，并不需要电路闭合这一条件(√) 3．感生电场是产生感生电动势的原因(√) 4．处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用(√) 二、电磁感应现象中的洛伦兹力┄┄┄┄┄┄┄┄② 1．动生电动势：由于导体切割磁感线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。

[注意] 有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性。例如，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运动，产生动生电动势；如果在相对线圈静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产生感生电动势。 ②[填一填] 如图所示，导体棒向右运动切割磁感线时，棒中的电子受的洛伦兹力方向为________，棒上端的电势比下端的电势________(填“高”或“低”)。 解析：电子随导体棒向右运动，同时受向下的洛伦兹力，有向下的分速度，电子的合速度向右下方，洛伦兹力向左下方；根据右手定则，棒上端的电势高于下端的电势。 答案：左下方高 磁场变化时会在空间激发感生电场，处在感生电场中的闭合导体中的自由电荷在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，或者说，导体中产生了感应电动势。由感生电场产生的电动势叫做感生电动势。 1．电路中电源电动势是非静电力对自由电荷的作用。在电池中，这种力表现为化学作用。 2．感生电场对电荷产生的力，相当于电源内部的所谓的非静电力。感生电动势在电路中的作用就是电源。 [典型例题] 例 1.某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是原磁场() A．沿AB方向且在迅速减弱 B．沿AB方向且在迅速增强

高考物理电磁感应现象的两类情况-经典压轴题含答案

高考物理电磁感应现象的两类情况-经典压轴题含答案 一、电磁感应现象的两类情况 1．如图所示，水平放置的两根平行光滑金属导轨固定在平台上导轨间距为1m ，处在磁感应强度为2T 、竖直向下的匀强磁场中，平台离地面的高度为h ＝3.2m 初始时刻，质量为2kg 的杆ab 与导轨垂直且处于静止，距离导轨边缘为d ＝2m ，质量同为2kg 的杆cd 与导轨垂直，以初速度v 0＝15m/s 进入磁场区域最终发现两杆先后落在地面上．已知两杆的电阻均为r ＝1Ω，导轨电阻不计，两杆落地点之间的距离s ＝4m （整个过程中两杆始终不相碰） （1）求ab 杆从磁场边缘射出时的速度大小； （2）当ab 杆射出时求cd 杆运动的距离； （3）在两根杆相互作用的过程中，求回路中产生的电能． 【答案】(1) 210m/s v =；(2) cd 杆运动距离为7m ； (3) 电路中损耗的焦耳热为100J ． 【解析】 【详解】 （1）设ab 、cd 杆从磁场边缘射出时的速度分别为1v 、2v 设ab 杆落地点的水平位移为x ，cd 杆落地点的水平位移为x s +，则有 2h x v g =2h x s v g +=根据动量守恒 012mv mv mv =+ 求得： 210m/s v = （2）ab 杆运动距离为d ，对ab 杆应用动量定理 1BIL t BLq mv ==V 设cd 杆运动距离为d x +?

22BL x q r r ?Φ?= = 解得 1 22 2rmv x B L ?= cd 杆运动距离为 1 22 27m rmv d x d B L +?=+ = （3）根据能量守恒，电路中损耗的焦耳热等于系统损失的机械能 222 012111100J 222 Q mv mv mv =--= 2．如图所示，线圈工件加工车间的传送带不停地水平传送长为L ，质量为m ，电阻为R 的正方形线圈，在传送带的左端线圈无初速地放在以恒定速度v 匀速运动的传送带上，经过一段时间，达到与传送带相同的速度v 后，线圈与传送带始终相对静止，并通过一磁感应强度为B 、方向竖直向上的匀强磁场，已知当一个线圈刚好开始匀速度运动时，下一个线圈恰好放在传送带上，线圈匀速运动时，每两个线圈间保持距离L 不变，匀强磁场的宽度为3L ，求： (1)每个线圈通过磁场区域产生的热量Q ． (2)在某个线圈加速的过程中，该线圈通过的距离S 1和在这段时间里传送带通过的距离S 2之比． (3)传送带每传送一个线圈，电动机多消耗的电能E （不考虑电动机自身的能耗） 【答案】(1)232B L v Q R = (2) S 1:S 2=1:2 (3)E=mv 2+2B 2L 3v/R 【解析】 【分析】 【详解】 (1)线圈匀速通过磁场，产生的感应电动势为E=BLv ，则每个线圈通过磁场区域产生的热量 为223()22BLv L B L v Q Pt R v R === (2)对于线圈：做匀加速运动，则有S 1=vt /2 对于传送带做匀速直线运动，则有S 2=vt 故S 1：S 2=1：2

高中物理选修3-2学案8：4.5 电磁感应现象的两类情况

4.5电磁感应现象的两类情况 学习目标： 知道感生电场、感生电动势、动生电动势的概念。知道产生感生电动势的非静电力是感生电场的作用，产生动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。 掌握：楞次定律，判断感生电场的方向，用左手定则判断洛伦兹力的方向。 知道：电磁感应现象遵守能量守恒定律。 重点难点 考点一：感生、动生电动势的理解及应用）（重点） 考点二：电磁感应中的力学问题（重点+难点） 考点三：电磁感应中的能量问题（重点+难点） 新知预习巧设计 1.电磁感应现象中的感生电场 (1)感生电场：磁场时在空间激发的一种电场。 (2)感生电动势：由产生的感应电动势。 (3)感生电动势中的非静电力：对自由电荷的作用。 (4)感生电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可根据楞次定律和右手定则判断。 思考辨析 1．磁场一定能产生电场() 2．感生电场一定能产生感应电动势() 3．感生电场的方向与感应电流方向相反() 2．电磁感应现象中的洛伦兹力 (1)动生电动势：由于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，非静电力与有关。 (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，克服力做功，其他形式的能转化为。 思考辨析 导体在磁场中运动时，一定能产生动生电动势？

名师课堂一点通 考点一 感生、动生电动势的理解及应用 考点解读 感生电动势与动生电动势的对比 感生电动势 动生电动势 产生原因 磁场的变化 导体做切割磁感线运动 移动电荷的非静电力 感生电场对自由电荷的电场力 导体中自由电荷所受洛伦兹 力沿导体方向的分力 回路中相当于电源的部分 处于变化磁场中的线圈部分 做切割磁感线运动的导体 方向判断方法 由楞次定律判断 通常由右手定则判断，也可由 楞次定律判断 大小计算方法 由E ＝n ΔΦ Δt 计算 由E ＝Bl v sin θ计算，也可由E ＝n ΔΦ Δt 计算 考题印证 [典例1] 如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r 0 ＝0.10 Ω，导轨的端点P 、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l ＝0.20 m 。有随时间变化的磁场垂直于桌面向下，已知磁感应强度B 与时间t 的关系为B ＝kt ，比例系数k ＝0.020 T/s 。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t ＝0时刻，金属杆紧靠P 、Q 端，在外力作用下，杆以恒定的加速度a ＝1 m/s 2从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t ＝0.6 s 时金属杆所受的安培力。 [思路探究] (1)由金属杆切割磁感线产生动生电动势。 (2)由磁场随时间变化产生感生电动势。 (3)回路中的电动势应等于两个电动势的合电动势。

高中物理_电磁感应现象的两类情况教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计 教学设计的理论依据 这节课我主要根据建构主义学习理论进行设计，在整个过程中主要采用自主探究、交流讨论和多媒体辅助教学等多种教学方法。当今建构主义对于学习做出了新的解释，认为学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程，并且认为知识具有情境性，知识是在情境中通过活动而产生的。建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。 教学过程的实施采用了“三案”导学法。即课前自主探究案、课堂互动导学案、课后应用提升案。 下面谈一下“三案”的具体设计和要达到的预期目标。 1．自主探究案。课前发给学生，引导学生回顾已学知识，所以，通过课前自主学习回顾已学知识是必须的。 2．课堂互动案。本案是这节课的核心，是实现三维目标的载体。 在本案中将通过多媒体辅助教学的手段引领学生掌握解题的思路和方法，感受用所学知识解决物理问题的快乐，体会与同学互动学习、一起探究的成功喜悦。师生互动、自主探究是本案的主旋律。 本案的核心内容是对两个例题的处理。 学情分析 学生已经通过本章的学习，掌握了用电磁感应现象解决问题，理解了电磁感应现象的两类问题的本质，为本课题的引入提供了较好的条件。学生已经具备处理本章知识的能力。

效果分析 本堂课使用多媒体教学，课容量较大，充分利用高科技，通过动画效果，突出了本堂课的重难点，激发了学生的学习兴趣；通过做实验，计算从而调动 了学生思考和动手的积极性。通过本节课的学习，学生已经掌握了电磁感应现 象的两类情况的本质。我认为本节课达到了预期的教学目的，效果良好。 教材分析 电磁感应现象的两类情况是人教版选修3-2第四章第五节的内容，是前面几节课内容的理论归纳与升华，也是后续麦克斯韦理论的一个过渡环节，在电磁学理论中的地位可想而知。本节内容学习，重点在于如何体验感生电动势概念的形成过程，进而会运用感生电场、电动势的知识去分析判断问题。 评测练习 知识点一两种感应电动势的产生 1.某空间出现了如图4-5-16所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能 是()． A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B．沿AB方向磁场在迅速增强 C．沿BA方向磁场在迅速增强 D．沿BA方向磁场在迅速减弱 2.如图4-5-17所示，内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正 电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、 磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，那么()． A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大 B．小球所受的磁场力一定不断增大 C．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动 D．磁场力对小球一直不做功 3.如图4－5－18所示，导体AB在做切割感线运动时，将产生一个感应电动势，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．动生电动势的产生与电场有关

浙江新高考专用高中物理第四章电磁感应现象5电磁感应现象的两类情况讲义新人教版选修3_

5 电磁感应现象的两类情况 麦克斯韦在他的电磁理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场. 二、感生电动势的产生 感生电场产生的电动势叫感生电动势. 2.感生电动势大小：E ＝n ΔΦΔt . 3.方向判断：由楞次定律和右手螺旋定则判定. 三、动生电动势的产生 导体运动产生的电动势叫动生电动势. 2.动生电动势大小：E ＝Blv (B 的方向与v 的方向垂直). 3.方向判断：右手定则. 1.判断下列说法的正误. (1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场.( √ ) (2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用.( √ ) (3)动生电动势(切割磁感线产生的电动势)产生的原因是导体内部的自由电荷受到洛伦兹力的作用.( √ ) (4)产生动生电动势时，洛伦兹力对自由电荷做了功.( × ) 2.研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用.在北半球若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为5×10－5 T.鸽子以20m/s 的速度水平滑翔，鸽子两翅展开可达30cm 左右，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为________V ，________(填“左”或“右”)侧电势高. 答案 3×10－4 左 一、感生电场和感生电动势 如图1所示，B 变化时，就会在空间激发一个感生电场E .如果E 处空间存在闭合导体，导体

中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流. 图1 2.变化的磁场周围产生的感生电场，与闭合电路是否存在无关.如果在变化的磁场中放一个闭合回路，回路中就有感应电流，如果无闭合回路，感生电场仍然存在. 3.感生电场可用电场线形象描述.感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合. 4.感生电场(感生电动势)的方向一般由楞次定律判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应 定律E ＝n ΔΦΔt 计算. 例1 (多选)(2017·温州中学高二上学期期中)下列说法中正确的是( ) D.感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 答案 AC 解析 变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以在周围产生电场，故A 正确；恒定的磁场在周围不产生电场.故B 错误；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，故C 正确；感生电场的电场线是闭合曲线，其方向不一定是沿逆时针方向，故D 错误. 例2 (多选)某空间出现了如图2所示的一组闭合的电场线，这可能是( ) 图2 AB 方向磁场在迅速减弱 AB 方向磁场在迅速增强 BA 方向磁场在迅速增强 BA 方向磁场在迅速减弱 答案 AC 闭合回路(可假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向.判断思路如下： 二、动生电场和动生电动势 如图3所示，导体棒CD 在匀强磁场中运动. 图3 CD 向右匀速运动，由左手定则可判断自由电子受到沿棒向下的洛伦兹力作用，C 端电势高，D 端电势低. 随着C 、D 两端聚集电荷越来越多，在CD 棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动，C 、D 两端形成稳定的电势差. 感生电动势 动生电动势 产生原因 磁场的变化 导体做切割磁感线运动

高中物理人教版(新课程标准)选修3选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况

高中物理人教版（新课程标准）选修3选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况 一、单选题 1. 在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是 ( ) A . B . C . D . 2. 如图，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的下端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度．在这过程中( ) A . 作用于金属棒上的各力的合力所做的功等于零 B . 作用于金属棒上的各力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和 C . 恒力F与安培力的合力所做的功等于零 D . 恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热 3. 如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，

电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下落，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b落到地面的次序是（） A . a先于b B . b先于a C . a、b同时落地 D . 无法判定 4. 在匀强磁场中，有一个接有电容器的导线回路，如图所示。已知电容C＝30 μF，回路的长和宽分别为l1＝8 cm，l2＝5 cm，磁感应强度以变化率5×10－2 T/s增大，则（） A . 电容器的上极板带正电，电荷量为2×10－9 C B . 电容器的上极板带负电，电荷量为6×10－9 C C . 电容器的上极板带正电，电荷量为6×10－9 C D . 电容器的上极板带负电，电荷量为8×10－9 C 5. 三角形导线框abc放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图所示。t＝0时磁感应强度方向垂直纸面向里，则在0～4 s时间内，线框的ab边所受安培力随时间变化的图象如图所示（力的方向规定向右为正）

湖北省宜昌市高中物理第四章电磁感应五电磁感应现象的两类情况练习(无答案)新人教版选修3_2

练习五 电磁感应现象的两类情况 1.如图所示，导体AB 在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，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“洛仑兹力”有关 C ．动生电动势的产生与电场力有关 D ．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 2.在磁感应强度为B ，方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ 在宽为L 的平行金属导轨上以速度v 向右匀速滑动，PQ 中产生的感应电动势为E 1；若磁感应强度增为2B ，其他条件不变，所产生的感应电动势大小变为E 2，则E 1与E 2之比及通过电阻R 的感应电流方向为 ( ) A ．2∶1，b →a B ．1∶2，b →a C ．2∶1，a →b D ．1∶2，a →b 3.如图所示，闭合矩形线框abcd ，电阻为R ，位于磁感应强度为B 的匀强磁场中，ad 边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab 、ad 边长分 别用L 1、L 2表示，若把线圈沿v 方向匀速拉出磁场所用时间为 Δt ，则通过线框导线截面的电量是( ) A ．BL 1L 2R Δt B ．BL 1L 2R C ．BL 1L 2Δt D ．BL 1L 2 4.如图所示，导线MN 可无摩擦地沿竖直的长直导轨滑动，导线位于 水平方向的匀强磁场中，回路电阻R ，将MN 由静止开始释放后的一小段时间内，MN 运动的加速度可能是( ) A ．保持不变 B ．逐渐减小 C ．逐渐增大 D ．无法确定 5.一闭合线圈置于磁场中，若磁感应强度B 随时间变化的规律如图所示，则能正确反映线圈中感应电动势E 随时间t 变化的图象是( ) 6.如图所示，半径为R 的圆形线圈两端A 、C 接入一个平行板电容器，线圈放在随时间均匀变化的匀强磁场中，线圈所在平面与磁感线的方向垂直，要使电容器所带的电量增大，可采取的措施是( ) A ．增大电容器两极板间的距离 B ．增大磁感强度的变化率 C ．增大线圈的面积 D ．改变线圈平面与磁场方向的夹角 7.如图所示，一有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外．一个矩形闭合导线框abcd ，沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则( ) A ．导线框进入磁场时，感应电流方向为a →b →c →d →a B ．导线框离开磁场时，感应电流方向为a →b →c →d →a C ．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右 D ．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左 8.如图所示，甲图中线圈A 的a 、b 端加上如图乙所示的电压时，在0～t 0时间内，线圈B 中感应电流的方向及线圈B 的受力方向情况是( )

陕西省西安市第七十中学高中物理4.5电磁感应现象的两类情况导学案(无答案)新人教版选修32

4.5 电磁感应现象的两类情况 【学习目标】 1、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。 2、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。 3、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。 重点：感生电动势和动生电动势。 难点：感生电动势和动生电动势产生的原因。 【自主预习】 一、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种 是B 不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称 作，另外一种是不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称 作。 1、感生电场 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在 周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感生电场。静止的电荷激发的电 场叫，静电场的电场线是由发出，到终止，电场线 闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是的，如图所示，如果空 E 间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生 感应电流，或者说导体中产生感应电动势。 感生电场是产生或的原因，感生电场的方向也可以由 来判断。感应电流的方向与感生电场的方向。 2、感生电动势 （1）产生：磁场变化时会在空间激发，闭合导体中的在电场力 的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。 （2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为。 （3）感生电场方向判断：定则。 二、洛伦兹力与动生电动势 1、动生电动势

（1）产生： 运动产生动生电动势 （2）大小：E= （B 的方向与v 的方向 ） 2、动生电动势原因分析 导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它 是由于导体中的自由电子受到 力的作用 而引起的。 【典型例题】 一、感生电动势的计算 【例1】 有一面积为S ＝100 cm 2的金属环，电阻为R ＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t 1到t 2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？ 二、动生电动势的计算 【例2】 如图所示，三角形金属导轨EOF 上放有一金属杆AB ，在外力作用下，使AB 保持与OF 垂直，以速度v 匀速从O 点开始右移，设导轨与金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是( ) A ．电路中的感应电流大小不变 B ．电路中的感应电动势大小不变 C ．电路中的感应电动势逐渐增大 D ．电路中的感应电流逐渐减小 三、动生电动势的综合运算 【例3】如图所示，小灯泡规格为“2 V,4 W”，接在光滑水平导轨上，导轨间距为0.1 m ，电阻不计．金属棒ab 垂直搁在导轨上，电阻为1 Ω，整个装置处于B ＝1 T 的匀强磁场中．求： (1)为使灯泡正常发光，ab 的滑行速度为多大？ (2)拉动金属棒ab 的外力的功率有多大？ C C

高中物理 课时跟踪检测(四)电磁感应现象的两类情况 新人教版选修32

课时跟踪检测（四） 电磁感应现象的两类情况 1．下列说法中正确的是( ) A ．动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的 B ．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的 C ．动生电动势的方向可以由右手定则来判定 D ．导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反 解析：选C 动生电动势是洛伦兹力沿导体方向的分力做功引起的，但洛伦兹力对自由电荷所做的总功仍为零，选项A 、B 错误；动生电动势是由于导体切割磁感线产生的，可由右手定则判定方向，C 正确；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等方向相反，做变速运动时不成立，故D 错误。 2. (多选)一个面积S ＝4×10－2 m 2 、匝数n ＝100匝的线圈，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1所示，则下列判断正确的是( ) 图1 A ．在开始的2 s 内穿过线圈的磁通量的变化率等于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 解析：选AC 由B ­t 图像可知，在开始的2 s 内，ΔΦΔt ＝ΔB ·S Δt ＝2×2×4×10 －2 2 Wb/s ＝0.08 Wb/s ，选项A 正确，B 错误；在开始的2 s 内，E ＝n ΔΦ Δt ＝100×0.08 V＝8 V ，故 选项C 正确；第3 s 末磁感应强度的变化率不为零，则感应电动势也不为零，故选项D 错误。 3. (多选)如图2所示，导体棒AB 在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过。下列说法中正确的是( )