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)象中的感生電場及共作用。2．會用相關(guān)公式計(jì)算電磁感應(yīng)問題。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)：感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因。難點(diǎn)：電磁感應(yīng)問題的計(jì)算。學(xué)習(xí)過程：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場常用電源的電動勢是由非靜電力移動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)電動勢又是怎樣產(chǎn)生的呢？1、感生電場：右圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，當(dāng)磁場由弱變強(qiáng)時，閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流，這時又是什么力相當(dāng)于非靜電力促使電荷發(fā)生定向移動的？變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生了電場——感生電場，導(dǎo)體中的自由電荷在感生電場的作用下做定向移動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。感生電場的方向與感應(yīng)電流的方向相同，感生電場是渦旋電場，電場線是閉合的，電場力相當(dāng)于非靜電力。2、例題：閱讀課本例題，回答下列問題：①真空室內(nèi)的磁場由誰提供？當(dāng)電磁鐵的電流恒定時，真空室內(nèi)的電子受力如何？磁場由電磁鐵的電流提供；當(dāng)電流恒定時，不能產(chǎn)生感生電場，故電子不受電場力作用。②當(dāng)電磁鐵中通有圖示方向均勻減小的電流時，所激發(fā)的磁場和感應(yīng)電場怎樣？真空室中的電子受力怎樣？能使電子加速嗎？磁場減弱，形成逆時針渦旋電場，電子受順時針電場力，被加速。③電磁鐵中通有圖示方向均勻增加的電流時，所激發(fā)的磁場和感應(yīng)電場怎樣？真空室中的電子受力怎樣？能使電子加速嗎？磁場增強(qiáng)，形成順時針渦旋電場，電子受逆時針電場力，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)動時，磁場沒有變化，不能產(chǎn)生感生電場，其感應(yīng)電動勢又是如何產(chǎn)生的？思考與分析：右圖所示，導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動：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？正電荷相對于紙面的運(yùn)動大致沿什么方向？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)動的同時再向上運(yùn)動。②導(dǎo)體棒一直運(yùn)動下去，自由電荷是否總會沿著導(dǎo)體棒運(yùn)動？為什么？導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢差—動生電動勢，形成電場，若導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動，當(dāng)洛倫茲力與電場力相等時自由電荷不再沿導(dǎo)體棒向上運(yùn)動。③導(dǎo)體棒的那端電勢比較高？C端電勢高。④如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導(dǎo)體棒中的電流沿什么方向？此時導(dǎo)體棒會受到安培力作用嗎？導(dǎo)體棒中的電流由D端流向C端，此時導(dǎo)體棒會受到向左的安培力的作用，阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動。⑤此時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，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強(qiáng)弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感生電動勢。下列說法正確的是（AC）A、磁場變化時，會在空間激發(fā)一種電場B、使電荷定向移動形成電流的力是磁場力C、使電荷定向移動形成電流的力是電場力D、以上說法都不對2、某空間出現(xiàn)了右圖所示的一組電場線（表明感應(yīng)電場的方向），這可能是（AC）A、沿AB方向磁場在迅速減弱B、沿AB方向磁場在迅速增加C、沿BA方向磁場在迅速增加D、沿BA方向磁場在迅速減弱3、右圖所示，一個帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時，此粒子的動能將（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)磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(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)電動勢；（2）a、b兩點(diǎn)間的電壓Uab(1)Wb/s4V(2)V5、矩形線圈abcd，長ab=20cm，寬bc=10cm，匝數(shù)n=200，線圈回路總電阻R=50Ω，整個線圈平面均有垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場穿過，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間的變化規(guī)律如右圖所示，求：（1）線圈回路的感應(yīng)電動勢；（2）在t=時線圈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，在s到s的時間內(nèi)環(huán)中感應(yīng)電流為A__，流過的電荷量為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)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1T，重物的質(zhì)量M=kg，用細(xì)繩通過定滑輪與ab桿的中點(diǎn)相連，各處的摩擦均可忽略不計(jì).現(xiàn)使磁場以=T/s的變化率均勻地增大，試求當(dāng)t為多少秒時，M剛好離開地面（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，并無摩擦地在框架上滑動，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時，求：（1）ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大?。唬ǎ?）維持導(dǎo)體棒ab做勻速運(yùn)動的外力F的大?。唬ǎ?）若將外力F突然減小到F′，簡要論述導(dǎo)體ab以后的運(yùn)動情況。導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動，當(dāng)安培力等于外力時導(dǎo)體做勻速運(yùn)動。9、右圖所示，abcd是一個固定的U形金屬框架，ab和cd邊都很長，bc邊長為L，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（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，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，導(dǎo)體桿最后勻速滑動，求勻速滑動時的速度。（FR/B2L2）10、右圖所示，磁感強(qiáng)度B=的水平勻強(qiáng)磁場中有一個與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計(jì)，上面接一個長的可滑動的金屬絲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勻速下落時的速度vm。（4m/s）（2）金屬絲ab勻速下落時電路中的電功率。（8×10－3W）11、下圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌之間的距離為L＝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，整個裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝T，方向垂直導(dǎo)軌平