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(I)卷
高中物理选修3-2人教版课件：第四单元 5电磁感应现象的两类情况
2．判断感生电场的方向时，可以先假设空间中存在 一个闭合导体环，在确定原磁场的方向及变化后，根据楞 次定律用右手螺旋定则判断出感应电流的方向， 即感生电 场的方向．
1．(多选)某空间出现了如图所示的闭合的电场，电 场线为一簇闭合曲线，这可能是( A．沿 AB 方向磁场在迅速减弱 B．沿 AB 方向磁场在迅速增加 C．沿 BA 方向磁场在迅速增加 D．沿 BA 方向磁场在迅速减弱 )
拓展一 电磁感应现象中的感生电场
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， 我们把这种电场叫作感生电场．
如图所示空间变化的 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．
解析：根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时， 使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判 断． 根据麦克斯韦电磁场理论， 闭合回路中产生感应电流， 是因为闭合回路中磁通量发生的改变， 而变化的磁场产生 电场，与是否存在闭合回路没有关系，
故空间磁场变化产生的电场方向， 仍然可用楞次定律 判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知 A、 C 正确． 答案：AC
第四章
电磁感应
5 电磁感应现象的两类情况
学 习 目 标 重 点 难 点 1.知道感生电动势、动生电 重点 感生电动势 动势的概念．知道产生感生 和动生电动 势的计算. 电动势的非静电力是感生电 场的作用．产生动生电动势 难点 的非静电力与洛伦兹力有关. 感生电动势 2.会用楞次定律判断感生电 和动生电动 场的方向，用左手定则判断 势产生的原 洛伦兹力的方向. 因分析和理 3.知道电磁感应现象遵守能 解. 量守恒定律.
高中物理人教版选修3-2课件：4.5电磁感应现象的两类情况
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5 电磁感应现象的两类情况
一 二
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHIDAOXUE
HONGNANTANJIU
D 当堂检测
ANGTANGJIANCE
练一练
如图所示,边长为 L 的正方形线圈与匀强磁场垂直, 磁感应强度为 B。当线圈按图示方向以速度 v 垂直 B 运动时,下列判断正确的是( ) A.线圈中无电流,φa=φb=φc=φd B.线圈中无电流,φa>φb=φd>φc C.线圈中有电流,φa=φb=φc=φd D.线圈中有电流,φa>φb=φd>φc
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5 电磁感应现象的两类情况
探究三
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探究一
探究二
名师精讲
1.产生 :如图所示,当磁场变化时,产生感生电场。感生电场的电场线是体中的自由电荷就会在电场 力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。
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5 电磁感应现象的两类情况
探究三
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探究一
探究二
探究一对感生电动势的理解 问题导引
著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置 :一块绝缘圆板可绕其 中心的光滑轴自由转动,在圆板的中部有一个线圈,圆板的四周固定着一圈 带电的金属小球,如图所示。当线圈接通电源后,发现圆板转动起来。请思 考圆板转动起来的原因是什么 ?
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高二物理人教版选修3-2课件：第四章 5 电磁感应现象的两类情况
1 2 3
A.感应电流方向不变
B.CD段直导线始终不受安培力 C.感应电动势最大值Em＝Bav 1 D.感应电动势平均值 E ＝4πBav 解析 在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的 磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向始 终为逆时针方向，A正确.
例3
如图4所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可
在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿 导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的 电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T.问：
图4
(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁
感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？ 解析 夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势
四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算
例4
长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平
面内以角速度ω做匀速转动，如图5所示，磁感应强度为 B.求：
图5
(1)金属棒ab的平均速率；
解析 va＋vb 0＋ωl 1 金属棒 ab 的平均速率 v ＝ 2 ＝ 2 ＝2ωl
1 答案 2ωl
(2)a、b两端的电势差；
1 2 解析 a、b 两端的电势差：Uab＝E＝Bl v ＝2Bl ω
1 2 答案 2Bl ω
(3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过
程中平均感应电动势多大？
解析 经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则： 12 12 1 2 ΔS＝2l θ＝2l ωΔt，ΔΦ＝BΔS＝2Bl ωΔt. 由法拉第电磁感应定律得： 1 2 Bl ωΔt 2 ΔΦ 1 2 E ＝ Δt ＝ Δt ＝2Bl ω. 1 2 1 2 答案 2Bl ωΔt 2Bl ω
人教版物理选修3-2 第4章第5节 电磁感应现象的两类情况
高中物理选修3-2课件
则金属棒 ab 接入回路的 bc 部分切割磁感线产生的 感应电动势为： E＝Bv0 bc ＝Bv20ttan30° 在回路 bOc 中，回路总感应电动势具体由导体 bc 部分产生，因此，回路内总的感应电动势为：E 总 ＝E＝ 3Bv20t/3.
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核心要点突破
一、感生电动势 1．产生机理 如图4－5－1所示，当磁场变化时，产生的感生电 场的电场线是与磁场方向垂直的曲线．如果空间存 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 生了感应电动势．
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图4－5－1
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【答案】 E＝ 33Bv20t
【规律总结】 由 E＝Blv 计算导体切割磁感线产 生的动生电动势问题，若 l 不变，当 v 是瞬时速度 时，可求 E 的瞬时值，当 v 是平均速度时，可求平 均感应电动势．若 l 变化，求瞬时值时，需用该时 刻的 l 及 v 代入；而求平均值通常由 E＝nΔΔΦt 求得．
图4－5－2
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2．特点 (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的. (2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无 关. 3．方向判定 感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路) 中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断.
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即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．某空间出现了如图4－5－3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 系描述正确的是( )
【思路点拨】 回路中原磁场方向向下，且磁通 量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场 方向向上，根据安培定则可以判知，ab中的感应 电流的方向是a→b，由左手定则可知，ab所受安 培力的方向水平向左，从而向上拉起重物．
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》教学设计
教学设计5电磁感应现象的两类情况本节分析电磁感应的两类现象，是人教版高中物理选修32第四章第五节的内容．它第一次出现在高中物理教材中，以前只是在大学物理中出现，是前面几节内容的理论归纳与升华，也是后续麦克斯韦电磁理论与前面电磁学知识的一个过渡环节，其在电磁学理论中的地位可想而知，但是限于高中生的认识水平，学生只在定性程度上理解即可．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．学情分析学生已经学习了法拉第电磁感应定律，对于单独由磁场变化引起的感应电动势和磁场不变而由导体运动切割产生的感应电动势已经会求解，但是他们并不清楚这是电磁感应中的两类现象，也不会去区分它们之间的联系．通过这节课的学习可以解答学生在认识上的一些困惑，即电磁感应的定义与法拉第第一次发现电磁感应的经典实验间的矛盾．教学目标●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．●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．●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．教学重难点1．感生电动势与动生电动势的概念．2．对感生电动势与动生电动势实质的理解．教学准备多媒体课件Ｋ教学设计●（设计者：叶志民）教学过程设计60年代，英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场在周围的空间会激发电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的．这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生当电磁铁线圈的电流方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反．本题中电子沿逆时针方向运动，所以为使电子加速，产生的电场必须沿顺时针方向．在图中，磁场方向由下向上．根据楞次定律，为使真空室中产生顺时针方向的感生电场，磁场应该由弱变强．也就是，为使电子加速，电磁铁中的电流应该由小变大方向磁场在迅速减弱方向磁场在迅速增强方向磁场在迅速减弱方向磁场在迅速增强导体棒中的自由电荷受到什么力的作用？的自由电荷是带负电的电子)它将沿导体棒向哪个方向运动？导体棒的哪端电势比较高？如果导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒导体棒受到的安培力大小、方向；导体棒的运动位移为x时，外力克服安培力的做功表达式板书设计5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.磁场变化时会在空间激发一种电场叫做感生电场2.感生电场的方向可以根据右手定则判断二、电磁感应现象中的洛伦兹力导体切割磁感线运动产生动生电动势，是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的教学反思1．本节课的教学目标定位准确，课堂效果较好，目标基本实现．通过一系列提问让学生开动脑筋思考解决问题，同时突出了小组交流与合作．2．本节课立足于课本，让学生熟读课本知识，运用全新的思维解决遇到的问题．反馈练习的选取有代表性，让学生对本节的学习有了更深一步的认识．备课资料 ●涡旋电场和静电场的区别在物理学中，电场有两种：静止电荷产生的静电场和随时间变化的磁场产生的涡旋电场(也叫感生电场)．那么，这两种电场又有什么异同点呢？下面，就让我们来共同比较一下它们的相同点和不同点．一、相同点(1)都对放入其中的电荷有作用力．(2)电场强度的定义式E ＝Fq 是电场强度的普遍定义，它对这两种电场都适用．二、不同点 (1)产生原因不同： 静电场——由静电荷产生． 涡旋电场——由变化磁场产生． (2)电场线的分布不同：静止电荷产生的静电场，其电场线起于正电荷终止于负电荷，不可能闭合． 变化磁场产生的涡旋电场，其电场线没有起点、终点，是闭合的． (3)电场力做功情况不同：静电场中电场力做功和路径无关，只和移动电荷的初、末位置的电势差有关． 涡旋电场中移动电荷时，电场力做功和路径有关，因此不能引用“电势”“电势能”等概念．。
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
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1.1 DNA重组技术的基本工具
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
探究一
探究二
对自感现象的理解
●问题导引● 如图为日光灯的接线图,观察请思考:
(1)接通电源时,启动器起到什么作用?镇流器起到什么作用? (2)日光灯在什么时候启动发光? 提示:(1)接通电源时,启动器发出辉光,相当于启动器短路接通,镇流器 起控制电流的作用;(2)启动器断开瞬间,镇流器产生很大的自感电动势,出 现一个高电压加在灯管两端,灯管中的气体放电、发光。
电路 通 电 自 感 断 电 自 感 现象 自感电动势 的作用 阻碍电流的增 大
接通电源的瞬间,灯泡 a1 逐渐变亮
断开开关的瞬间,灯泡 a 逐渐变暗,直到 熄灭
阻碍电流的减 少
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1.1 DNA重组技术的基本工具
一 二 三
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
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1.1 DNA重组技术的基本工具
一 二 三
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习Βιβλιοθήκη UITANG LIANXI
四
一、互感现象
1.互感:两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时,它所产生的 变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象叫互感。 2.实质:互感现象是一种常见的电磁感应现象。 3.互感的应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线 圈,如变压器、收音机的磁性天线。 4.危害:互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间、 电力工程和 电子电路中,有时会影响电路正常工作。
高中物理(人教版·选修3-2)配套课件 第4章 第5节电磁感应现象的两类情况
...
• (3)感生电场可用电场线形象描述，但感生电场的电场线是闭合曲线， 所以感生电场又称为涡旋电场。这一点与静电场不同，静电场的电场 线不闭合。
• (4)感生电场可以对带电粒子做功，可使带电粒子加速和偏转。
...
• 如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有 一带负电的静止小球，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( )
...
• A．30mV
B．3mV
• C．0.3mV
D．0.03mV
• 答案：C
• 解析：鸽子两翅展开可达30cm左右，所以E＝BLv＝0.5×10－ 4×0.3×20V＝0.3Байду номын сангаасV。
• 二、电磁感应现象中的能量转化与守恒
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成才之路 ·物理
人教版 ·选修3-2
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
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第四章
电磁感应
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第四章
第五节 电磁感应现象的两类情况
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理 4 重点难点突破
...
5 课堂知识构建
6 考点题型设计
7 易错案例剖析 8 课时作业
...
学习目标定位
...
了解电磁感应两种情况下电动势的产 ※
生机理 能够运用电磁感应规律熟练解决相关 ※※ 问题
...
课堂情景切入
• 在种电是磁磁感场应不现变象，中导，体引运起动磁引通起量磁变通化量的变原化因而不产同生，感一应. .般电. 分动为势两，种如：下一图
甲所示；另一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量变化而产生感 应电动势，如下图乙所示。请探究一下它们产生感应电动势的机理。
人教版高中物理选修3-2第四章电磁感应第5节.docx
高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）第5节电磁感应现象的两类情况1．电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷作用，使得其他形式的能量转化为电能．2．变化的磁场在周围空间激发出电场，在此空间的闭合导体中的自由电荷，在这种电场的作用下定向运动，产生感应电流或者说导体中产生了感应电动势(这种电动势叫感生电动势)．在这种情况下，所谓的非静电力就是这种感生电场对自由电荷的作用．3．一段导体在做切割磁感线运动时，导体内的自由电荷在洛伦兹力的作用下定向运动形成感应电流，或者说导体中产生了感应电动势(这种电动势叫动生电动势)，这时的非静电力与洛伦兹力有关．4．下列说法中正确的是()A．感生电场是由变化的磁场产生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，其方向一定是沿逆时针方向答案AC解析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螺旋定则判断，A、C项正确．5．如图1所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v 抛出，且棒与磁场垂直，设棒在落下的过程中方向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动的过程中产生的感应电动势大小变化情况是()图1A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法判断答案 C解析在运用公式E＝Bl v进行感应电动势的运算时，要注意该公式中B、l、v三者必须互相垂直．如果不互相垂直，要进行相应的分解后运用分量代入运算．本题中切割速度为金属棒的水平分速度，水平分速度不变，故感应电动势大小保持不变，选C.【概念规律练】知识点一电磁感应现象中的感生电场1．某空间出现了如图2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( )图2 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答案 AC解析 感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行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应该是顺时针的，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：原磁场方向向下且沿AB 方向减弱，或原磁场方向向上，且沿BA 方向增强，所以A 、C 有可能．点评 感生电场的方向判断与感应电流方向判断的方法相同，都用楞次定律．2．如图3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v 0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( )图3A ．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答案 CD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 2r ，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.点评 变化的磁场可产生感生电场，感生电场的存在与是否有闭合回路无关，只要在这种电场中存在自由电荷，自由电荷就会在这种感生电场的作用下发生定向移动．知识点二 感生电动势与动生电动势3．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图4甲所示，当磁场的磁感应强度B 随时间t 发生如图乙所示变化时，下图中正确表示线圈中感应电动势E 变化的是( )图4答案 A 解析 在第1 s 内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势E 1＝ΔΦ1Δt 1＝ΔB 1Δt 1S ；在第2 s 和第3 s 内，磁场B 不变化，线圈中无感应电流；在第4 s 和第5 s 内，B 减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势E 2＝ΔΦ2Δt 2＝S ΔB 2Δt 2，由于ΔB 1＝ΔB 2，Δt 2＝2Δt 1，故E 1＝2E 2，由此可知，A 项正确．点评 计算感生电动势，需利用公式E ＝n ΔΦΔt. 4．如图5所示，导体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( )图5A ．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答案 AB解析 根据动生电动势的定义，A 项正确．动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B 项正确，C 、D 项错误．点评 感生电动势的产生与感生电场对自由电荷的电场力有关，动生电动势的产生与洛伦兹力有关；若计算此题中的动生电动势可用E ＝ΔΦΔt，也可用E ＝Bl v . 【方法技巧练】一、电磁感应中电路问题的分析技巧5．如图6所示，长为L ＝0.2 m 、电阻为r ＝0.3 Ω、质量为m ＝0.1 kg 的金属棒CD 垂直放在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也为L ，棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R ＝0.5 Ω的电阻，量程为0～3.0 A 的电流表串联在一条导轨上，量程为0～1.0 V 的电压表接在电阻R 的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定的外力F 使金属棒右移，当金属棒以v ＝2 m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一电表未满偏．问：图6(1)此时满偏的电表是什么表？说明理由．(2)拉动金属棒的外力F 有多大？(3)导轨处的磁感应强度多大？答案 (1)见解析 (2)1.6 N (3)4 T解析 (1)假设电流表满偏，则I ＝3 A ，R 两端电压U ＝IR ＝3×0.5 V ＝1.5 V ，将大于电压表的量程，不符合题意，故满偏电表应该是电压表．(2)由能量关系，电路中的电能应是外力做功转化来的，所以有F v ＝I 2(R ＋r )，I ＝U R，两式联立得，F ＝U 2(R ＋r )R 2v＝1.6 N. (3)磁场是恒定的，且不发生变化，由于CD 运动而产生感应电动势，因此是动生电动势．根据法拉第电磁感应定律有E ＝BL v ，根据闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋Ir 以及I ＝U R，联立三式得B ＝U L v ＋Ur RL v＝4 T. 方法总结 注意区分电源和外电路，熟练运用闭合电路的有关规律．6．匀强磁场的磁感应强度B ＝0.2 T ，磁场宽度l ＝3 m ，一正方形金属框边长ad ＝l ′＝1 m ，每边的电阻r ＝0.2 Ω，金属框以v ＝10 m/s 的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图7所示．求：图7(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的i －t 图线；(要求写出作图依据)(2)画出ab 两端电压的U －t 图线．(要求写出作图依据)答案 见解析解析 线框的运动过程分为三个阶段：第Ⅰ阶段cd 相当于电源，ab 为等效外电路；第Ⅱ阶段cd 和ab 相当于开路时两并联的电源；第Ⅲ阶段ab 相当于电源，cd 相当于外电路，如下图所示．(1)在第一阶段，有I 1＝E r ＋3r＝Bl ′v 4r ＝2.5 A 感应电流方向沿逆时针方向，持续时间为t 1＝l ′v ＝110s ＝0.1 s ab 两端的电压为U 1＝I 1·r ＝2.5×0.2 V ＝0.5 V(2)在第二阶段，有I 2＝0，U 2＝E ＝Bl ′v ＝2 Vt 2＝0.2 s(3)在第三阶段，有I 3＝E 4r＝2.5 A感应电流方向为顺时针方向U 3＝I 3×3r ＝1.5 V ，t 3＝0.1 s规定逆时针方向为电流正方向，故i －t 图象和ab 两端U －t 图象分别如下图所示．方法总结 第二阶段cd 与ab 全部进入磁场后，回路中磁通量不变化，无感应电流，但ab 、cd 都切割磁感线，有感应电动势，相当于开路时两个并联的电路．二、用能量观点巧解电磁感应问题7．如图8所示，将匀强磁场中的线圈(正方形，边长为L )以不同的速度v 1和v 2匀速拉出磁场，线圈电阻为R ，那么两次拉出过程中，外力做功之比W 1∶W 2＝________.外力做功功率之比P 1∶P 2＝________.图8答案 v 1∶v 2v 21∶v 22 解析 线圈匀速拉出磁场，故其动能未变化．线圈中由于电磁感应产生电流，即有电能产生，且电能全部转化为内能，故外力做多少功就有多少内能产生．W ＝Q ＝I 2R Δt ＝⎝⎛⎭⎫ΔΦΔtR 2R Δt ＝(ΔΦ)2R Δt ∝1Δt∝v 故W 1∶W 2＝v 1∶v 2同理，由P ＝W Δt ＝Q Δt∝v 2可得P 1∶P 2＝v 21∶v 22 方法总结 两次均匀速把线框拉出磁场都有F 安＝F 外，但两次的外力不同．8．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图9所示，抛物线的方程为y ＝x 2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a 的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m 的小金属块从抛物线y ＝b (b >a )处以速度v 沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )图9A ．mgb B.12m v 2 C ．mg (b －a ) D ．mg (b －a )＋12m v 2 答案 D解析 金属块在进入磁场或离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生电流，进而产生焦耳热．最后，金属块在高为a 的曲面上做往复运动．减少的机械能为mg (b－a )＋12m v 2，由能量的转化和守恒可知，减少的机械能全部转化成焦耳热，即选D. 方法总结 在电磁感应现象中，感应电动势是由于非静电力移动自由电荷做功而产生的，要直接计算非静电力做功一般比较困难，因此要根据能量的转化及守恒来求解．1．如图10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()图10A．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．以上说法都不对答案AC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．2．如图11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()图11A．不变B．增大C．减少D．以上情况都有可能答案 B解析当磁场增强时，将产生如图所示的电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用，而使动能增大．3．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图12所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是()图12A．v1＝v2，方向都向右B．v1＝v2，方向都向左C．v1>v2，v1向右，v2向左D．v1>v2，v1向左，v2向右答案 C解析当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串联，电路中有最大电动势，对应最大的顺时针方向电流，电阻上有最高电压，所以电容器上有最多电荷量，左极板带正电．4．如图13所示，在匀强磁场中，MN和PQ是两条平行的金属导轨，而ab与cd为串联有电压表和电流表的两根金属棒，当两棒以相同速度向右运动时，正确的是( )图13 A ．电压表有读数，电流表有读数B ．电压表无读数，电流表无读数C ．电压表有读数，电流表无读数D ．电压表无读数，电流表有读数答案 B解析 当ab 与cd 以相同速度向右运动时，abcd 围成的闭合回路的磁通量无变化，则回路内无感应电流，使电压表和电流表指针偏转必须有电流流过电表，所以两表无示数，故B 选项正确．5．如图14甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg 处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab 与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d 、e 之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F 作用在金属杆ab 上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab 始终垂直于框架．图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F 安随时间t 的变化关系，则图中可以表示外力F 随时间t 变化关系的图象是( )图14答案 D 解析 ab 切割磁感线产生感应电动势E ＝Bl v ，感应电流为I ＝Bl v R ，安培力F 安＝B 2l 2v R，所以v ∝F 安，v ∝t ，金属杆的加速度为定值．又由牛顿第二定律F －F 安＝ma ，即F ＝F 安＋ma ，可知D 项正确．6．如图15所示，在一均匀磁场中有一导线框abcd ，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻，ef 为垂直于ab 的一段导体杆，它可在ab ，cd 上无摩擦地滑动，杆ef 及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef 一个向右的初速度，则( )图15 A ．ef 将减速向右运动，但不是匀减速B ．ef 将匀减速向右运动，最后停止C ．ef 将匀速向右运动D ．ef 将往返运动答案 A解析 ef 向右运动，在闭合回路中产生感应电流，根据楞次定律，ef 棒受安培力将阻碍其向右运动，即ef 要克服安培力做功而使动能减少，故ef 是向右做减速运动．但值得注意的是，随速度v 的减小，加速度减小，故不可能做匀减速运动．A 正确．7．如图16所示，竖直放置的螺线管与导线abcd 构成回路，导线所围的区域内有一垂直纸面向里的变化的磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd 所围区域内磁场的磁感应强度按下图中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体环将受到向上的磁场力作用( )图16答案 A解析 b →b →a →螺线管→d →c ，螺线管下方的导体环中有磁通量穿过．但由于磁场的变化越来越慢，穿过圆环的磁通量也越来越小，根据楞次定律，为阻碍环中磁通量的减少，环将靠近螺线管，即环受向上的磁场力的作用．B 选项中，磁场变化越来越快，螺线管中磁场变强，圆环中磁通量增大，为阻碍磁通量增大，环将向下运动，即受磁场力向下．C 、D 选项中，磁场均匀变化，螺线管中电流恒定，穿过圆环的磁通量不变，圆环中无感应电流产生，与螺线管无相互作用的力．8．如图17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( )图17A ．F d >F c >F bB ．F c <F d <F bC ．F c >F b >F dD ．F c <F b <F d答案 D解析 本题考查电磁感应和安培力相关知识．线圈在进入和离开磁场的过程中，产生感应电流，线圈相应地受到安培力的作用，根据F ＝IlB ，E ＝Bl v ，I ＝E r ，可知安培力F ＝B 2l 2v r，不难看出安培力与速度成正比，当线圈完全进入磁场的过程中，没有安培力，故F c ＝0，且其只在重力作用下加速下落，所以v d >v b ，即F d >F b ，答案为D 项．9．如图18所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R ，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质量为m 、电阻可以不计的金属棒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，在这一过程中( )图18A ．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B ．作用于金属棒上的各个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 上产生的焦耳热答案 AD解析 金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对棒做功，恒力F 做正功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功．匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A 正确；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R 上产生的焦耳热，故外力F 与重力的合力所做的功等于电阻R 上产生的焦耳热，D 正确．10．如图19所示的匀强磁场中，有两根相距20 cm 固定的平行金属光滑导轨MN 和PQ .磁场方向垂直于MN 、PQ 所在平面．导轨上放置着ab 、cd 两根平行的可动金属细棒．在两棒中点OO ′之间拴一根40 cm 长的细绳，绳长保持不变．设磁感应强度B 以1.0 T/s 的变化率均匀减小，abdc 回路的电阻为0.50 Ω.求：当B 减小到10 T 时，两可动边所受磁场力和abdc 回路消耗的功率．图19 答案 均为0.32 N 0.012 8 W解析 根据E ＝ΔΦΔt ＝ΔBS ΔtE ＝1.0×20×40×10－4 V ＝0.08 V根据I ＝E R，F ＝BIL F ＝10×0.080.50×20×10－2 N ＝0.32 N P ＝E 2R ＝0.0820.50W ＝0.012 8 W 11．两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内，导轨间距为l ，电阻不计，M 、M ′处接有如图20所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R ，电容器的电容为C .长度也为l 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中．ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab 运动距离为x 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q .求：图20 (1)ab 运动速度v 的大小；(2)电容器所带的电荷量q .答案 (1)4QR B 2l 2x (2)CQR Blx解析 (1)设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中的电流为I ，ab 运动距离x ，所用时间为t ，则有E ＝Bl vI ＝E 4Rt ＝x vQ ＝I 2(4R )t由上述方程得v ＝4QR B 2l 2x(2)设电容器两极板间的电势差为U ，则有U ＝IR电容器所带电荷量q ＝CU ，解得q ＝CQR Blx12．如图21所示，P 、Q 为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L 1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B 1的匀强磁场中．一导体杆ef 垂直于P 、Q 放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动．质量为m 、每边电阻均为r 、边长为L 2的正方形金属框abcd 置于竖直平面内，两顶点a 、b 通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B 2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态．不计其余电阻和细导线对a 、b 点的作用力．图21 (1)通过ab 边的电流I ab 是多大？(2)导体杆ef 的运动速度v 是多大？答案 (1)3mg 4B 2L 2 (2)3mgr 4B 1B 2L 1L 2解析 (1)设通过正方形金属框的总电流为I ，ab 边的电流为I ab ，dc 边的电流为I dc ，则I ab ＝34I ① I dc ＝14② 金属框受重力和安培力，处于静止状态，有mg ＝B 2I ab L 2＋B 2I dc L 2 ③由①②③，解得I ab ＝3mg 4B 2L 2(2)由(1)可得I ＝mg B 2L 2⑤ 设导体杆切割磁感线产生的电动势为E ，有E ＝B 1L 1v ⑥设ad 、dc 、bc 三边电阻串联后与ab 边电阻并联的总电阻为R ，则R ＝34r ⑦ 根据闭合电路欧姆定律，有I ＝E R⑧ 由⑤～⑧，解得v ＝3mgr 4B 1B 2L 1L 2。
人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PPT)
由 E＝nΔΔΦt 计算
通常由 E＝Blvsinθ 计算，也可由 E＝nΔΔΦt 计算
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• 3．感生电动势与动生电动势的对比
产生原因 移动电荷的非静 电力 回路中相当于电 源的部分
方向判断方法
大小计算方法
感生电动势
动生电动势
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
感生电场对自由电荷 导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体
的电场力
方向的分力
处于变化磁场中的线 圈部分
做切割磁感线运动的导体
通常由右手定则判断，也可由楞次定 由楞次定律判断
〔变式 2〕两根和水平方向成 α 角的光滑平行金属导轨，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，足够长的时间后，金属杆速度趋于
一个最大速度 vm，则 A．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
人教版选修3-2 第四章 5 电磁感应现象的两类情况 课件(45张)
①研究对象不同．E＝nΔΔΦt 的研究对象是一个回路；E＝Blvsin θ 的研究对象是在 磁场中运动的一段导体．
②适用范围不同．E＝nΔΔΦt 具有普遍性，无论什么方式引起 Φ 的变化都适用；E ＝Blvsin θ 只适用于一段导体切割磁感线的情况．
③条件不同．E＝nΔΔΦt 不一定是匀强磁场；E＝Blv 中的 l、v、B 应取两两互相垂 直的分量，可采用投影的办法． ④物理意义不同．E＝nΔΔΦt 求的是 Δt 时间内的平均感应电动势，E 与某段时间或 某个过程相对应．E＝Blvsin θ 求的是瞬时感应电动势，E 与某个时刻或某个位置 相对应．
2.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
3．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
感生电场对自由电荷的电场 导体中自由电荷所受洛伦兹
移动电荷的非静电力
力
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
提示：(1)感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同．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 方向可以用楞次定律来判定． (2)感生电场对自由电荷的作用．
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
5 电磁感应现象的两类情况如图所示，电吉他的弦是磁性物质，可被永磁体磁化。
当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，那么电吉他是如何产生感应电流的？弦能否改用尼龙材料制作呢？提示：当被磁化的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，所以有感应电流产生。
弦不能改用尼龙材料制作，因为尼龙材料不会被磁化，当弦振动时，不会使穿过线圈的磁通量发生变化，没有感应电流产生。
1．感生电场与感生电动势(1)感生电场：磁场____时在空间激发的一种电场，它是由英国物理学家________提出的。
(2)感生电动势：由________产生的感应电动势，它的方向与感生电场的方向____，与感应电流的方向______。
(3)感生电动势中的非静电力：就是________对自由电荷的作用力。
思考1：感生电场与我们以前学过的静电场有什么不同？2．洛伦兹力与动生电动势(1)动生电动势成因：导体棒做切割磁感线运动时，导体棒中的自由电荷随棒一起定向移动，并因此受到洛伦兹力的作用。
(2)动生电动势：由于________产生的感应电动势。
(3)动生电动势中的非静电力：与________有关。
思考2：结合动生电动势的产生原因想一想，产生动生电动势的过程，洛伦兹力对自由电荷做功吗？答案：1．(1)变化麦克斯韦(2)电磁感应相同也相同(3)感生电场思考1提示：①产生原因不同：静电场是由静止的电荷激发的，而感生电场是由变化的磁场激发的。
②电场线不同：静电场的电场线是由正电荷(无穷远)出发到负电荷(无穷远)终止，电场线不闭合，而感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。
③做功时能量转化不同：静电场做功是把电能转化为其他形式的能，而感生电场做功是把其他形式的能转化为电能。
2．(2)导体运动(3)洛伦兹力思考2提示：不做功，因为动生电动势中的非静电力仅仅是导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力。
也就是说，尽管洛伦兹力沿导体方向的分力做了功，但洛伦兹力对自由电荷是不做功的。
电磁感应现象的两类情况
（1） a 1.5V
（2）0.1N 0.1J
v
R
B
r
（3）0.1J
P
b
Q
小结
感 生 电 动 势 和 动 生 电 动 势
感应电场:由变化的磁场激发的电场.
感生电动势:由感生电场产生的感应 电动势称为感生电动势.
动生电动势:由于导体运动而产生的 感应电动势.
理论分析
导体CD在匀强磁场B中以速度V向右运动,并且导线CD 与B、V的方向相垂直,由于导体中的自由电子随导体一 起运动.因此每个电子受到的洛伦兹力为F洛=eVB,F洛方 向向下．在力Ｆ的作用下，自由电子沿导体向下运动， 使导体下端出现过剩的负电荷, 导体上端出现过剩的正 电荷．结果使导体上端C的电势高于下端D的电势,出现 由C指向D的静电场,此时电场对自由电子的作用力是向 上,与洛伦兹力方向相反,当二力互相平衡时，ＣＤ两端 C 便产生一个稳定的电势差。
F洛 F vB e
于是动生电动势就是
E FL BLv
与法拉第电磁感应定律得到的结果一致.
问题：洛伦兹力总与电荷的运动方向垂直.因此,洛伦兹力对电荷不做功.但 是动生电动势又等于洛伦兹力搬运单位正电荷所做的功,两者是否矛盾？
其实并不矛盾．运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v运动，而且还沿导体 v‘做定向运动，正是这个定向运动产生感应电流．因此导体中电子的合速度是Ｖ ＝ v＋ v‘，电子所受的总的洛伦兹力为Ｆ＝eＶＢ．Ｆ与合速度v垂直，它对电子 不做功．Ｆ的一个分量是Ｆ１=evB,这个分力对电子做功，产生电动势．Ｆ的另 一个分量是Ｆ２＝ev’B，Ｆ２的方向与v方向相反，是阻碍导体运动的，做负 功．可以证明两个分力Ｆ１和Ｆ２所做的功代数和为零．结果仍然是洛伦兹力并不 提供能量，而只是起到传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分量Ｆ２所做 的功，通过另一个分量Ｆ１转化为感应电流的能量． X X
人教版选修3-2 第四章 第5节 电磁感应现象的两类情况 课件(30张)
(3)导体棒受到的安培力 F＝BIl＝(B0＋kx)Il＝0.4(1＋x) 安培力随位置线性变化，则安培力做功
WF＝12[B0＋(B0＋kx)]Ilx
代入数据得WF＝1.6 J.
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 感生电场对自由 导体中自由电荷所受洛伦
的非静电力 电荷的电场力
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
ΔΦ产生 的原因
感生电动势
动生电动势
磁场变化产生电 动势，ΔΦ是由于 磁场变化而产生 的，所以ΔΦ＝ ΔB·S
答案：(1)2 A
2 (2)3 m/s
(3)1.6 J
谢谢观看！
解析：选A 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，只能由楞次定律判断，A项正确．
2.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 ()
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方向磁场恒定不变 D．沿BA方向磁场在迅速减弱
要点二 动生电动势与感生电动势 1．动生电动势：由于导体 4 ___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 5 _洛__伦__兹__力___，非静电力与 6 __洛__伦__兹__力__有关．
3．感生电动势与动生电动势的对比
由E＝n
ΔB Δt
2019-2020学年物理同步人教版选修3-2课件第四章 第5节 电磁感应现象的两类情况
解析：线框在拉出磁场的过程中，导体做切割磁感线运动，产生
感应电动势 E＝Blv，线框中的感应电流 I＝ER＝BRlv， 所以 I1∶I2＝v1∶v2＝1∶2；线框中产生的电热 Q ＝I2Rt＝BRlv2Rl′v ＝B2l2Rl′v，所以 Q 1∶Q 2＝v1∶v2＝1∶2；
由于匀速运动，施加的外力与安培力相等，故外力的功率
滑框架 cdef 上，棒与框架接触良好，匀
强磁场垂直于 ab 棒斜向下。从某时刻开
始磁感应强度均匀减小，同时施加一个水平方向上的外力
F 使金属棒 ab 保持静止，则 F
()
A．方向向右，且为恒力 B．方向向右，且为变力
C．方向向左，且为变力 D．方向向左，且为恒力
解析：由 E＝nΔΔBt ·S 可知，因磁感应强度均匀减小，感应电动 势 E 恒定，由 F 安＝BIL，I＝ER可知，ab 棒受的安培力随 B 的 减小，均匀变小，由外力 F＝F 安可知，外力 F 也均匀减少， 为变力，由左手定则可判断 F 安水平方向上的分量向右，所以 外力 F 水平向左，C 正确。 答案：C
(× )
2．合作探究——议一议 (1)电磁感应现象中的感生电场与电荷周围的静电场从产生 机理上看有什么区别？ 提示：电磁感应现象中的感生电场是由变化的磁场激 发产生的，静电场是由电荷激发产生的。 (2)静电场和感生电场中的电场线都是闭合曲线吗？
提示：静电场中的电场线不闭合，感生电场中的电场 线为闭合曲线。
[典例] 如图所示，一对光滑的平行金 属导轨固定在同一水平面内，导轨间距 l＝ 0.5 m，左端接有阻值 R＝0.3 Ω 的电阻。一 质量 m＝0.1 kg，电阻 r＝0.1 Ω 的金属棒 MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁 感应强度 B＝0.4 T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a＝2 m/s2 的加速度做匀加速运动，当棒的位移 x＝9 m 时撤去外 力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产
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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（I）卷
姓名:________ 班级:________ 成绩:________
一、单选题 (共7题；共15分)
1. （2分）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. （3分） (2017高二上·黑龙江期末) 如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B．有一质量为m长为l的导体棒从ab 位置获得平行于斜面的，大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ．则（）
A . 上滑过程中导体棒受到的最大安培力为
B . 上滑过程中电流做功发出的热量为 mv2﹣mgs（sinθ+μcosθ）
C . 上滑过程中导体棒克服安培力做的功为 mv2
D . 上滑过程中导体棒损失的机械能为 mv2﹣mgssinθ
3. （2分）如图所示，在两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道上，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（）
A . 如果B增大，vm将变大
B . 如果m变小，vm将变大
C . 如果R变小，vm将变大
D . 如果α变大，vm将变大
4. （2分）(2017·资阳模拟) 如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示．若外接电阻的阻值R=9Ω，线圈的电阻r=1Ω，则下列说法正确的是（）
A . 线圈转速为100π rad/s
B . 0.01s末穿过线圈的磁通量最大
C . 通过线圈的最大电流为10A
D . 伏特表的示数为90V
5. （2分） (2017高二上·河北期末) 图中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0、电键和电池E可构成闭合回路．线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向，当电流的流向与箭头所示的方向相同时，该电流为正，否则为负．电键K1和K2都处在断开状态．设在t=0时刻，接通电键K1 ，经过一段时间，在t=tl时刻，再接通电键K2 ，则能较正确地表示L中的电流I随时间t变化的图线是下面给出的四个图中的哪个图？（）
A .
B .
C .
D .
6. （2分）闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，则（）
A . 环中产生的感应电动势均匀变化
B . 环中产生的感应电流均匀变化
C . 环中产生的感应电动势保持不变
D . 环上某一小段导体所受的安培力保持不变
7. （2分）如图所示A、B为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下面对两管的描述中可能正确的是（）
A . A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
B . A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C . A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D . A管是用铜制成的，B管是用塑料制成的
二、多项选择题 (共1题；共3分)
8. （3分） (2018高二上·万州期末) 如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab，导轨一端连接电阻R，其它电阻均不计。
磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在水平恒力F作用下由静止开始向右运动。
则（）
A . 随着ab运动速度的增大，其加速度减小
B . 恒力F对ab做的功大于电路中产生的电能
C . 当ab做匀速运动时，恒力F做功的功率大于电路中的电功率
D . 只有ab做匀速运动时，它克服安培力做的功等于电路中产生的电能
三、填空题 (共2题；共3分)
9. （1分）一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环，用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点，离O点下
方处有一宽度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是________.
10. （2分） (2017高二上·景德镇期末) 如图所示，边长为L的闭合正方形金属线框的电阻为R，以速度v 匀速穿过宽度为d的有界匀强磁场，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度为B，若L＜d，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为________；若L＞d，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为________．
四、计算题 (共2题；共15分)
11. （5分）(2017·襄阳模拟) 如图所示，倾角为θ=37°两根平行长直金属导轨的间距为d，其底端接有阻
值为R的电阻．整个装置处在垂直斜面向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中，质量均为m （质量分布均匀）、电阻均为R的导体杆ab、cd垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，两导体杆与导轨的动摩擦因数均为μ=0.5；现杆ab在恒力F作用下沿导轨向上作匀速运动，杆cd能保持静止状态，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，求杆ab的速度大小．
12. （10分）(2017·北京) 发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性．直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景．
在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计．电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动．
图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用．图2轨道端点MP间接有直流电源，导体棒ab通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I．
（1）
求在△t时间内，图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能．
（2）
从微观角度看，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用．为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷．
a．请在图3（图1的导体棒ab）、图4（图2的导体棒ab）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图．b．我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功．那么，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图2“电动机”为例，通过计算分析说明．
参考答案一、单选题 (共7题；共15分)
1-1、
2-1、
3-1、
4-1、
5-1、
6-1、
7-1、
二、多项选择题 (共1题；共3分)
8-1、
三、填空题 (共2题；共3分)
9-1、
10-1、
四、计算题 (共2题；共15分)
11-1、12-1、
12-2、。