人教版物理選修3-2第4章第5節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況.ppt

第4章 第五節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解感生電場(chǎng)，知道感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因會(huì)判斷感生電動(dòng)勢(shì)的方向，并會(huì)計(jì)算它的大小 2了解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生以及與洛倫茲力的關(guān)系.會(huì)判斷動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向，并會(huì)計(jì)算它的大小. 3了解電磁感應(yīng)規(guī)律的一般應(yīng)用，會(huì)聯(lián)系科技實(shí)例進(jìn)行分析,重點(diǎn)難點(diǎn)：1.感生電動(dòng)勢(shì)以及動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理 2靈活運(yùn)用電磁感應(yīng)定律和楞次定律解決電磁感應(yīng)問題,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第五節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng) 1電磁場(chǎng)理論與感生電場(chǎng) (1)電磁場(chǎng)理論：變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)由19世紀(jì)60年代的_提出 (2)感生電場(chǎng)：變化的磁場(chǎng)周圍所產(chǎn)生的電場(chǎng),麥克斯韋,2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 感生電場(chǎng)中的導(dǎo)體正是在_的作用下，自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)，形成_或_. (2)非靜電力就是_對(duì)自由電荷的作用 二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力,感生電場(chǎng)力,電流,產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),感生電場(chǎng),1.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中_運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 2.產(chǎn)生原因：由于導(dǎo)體中的自由電子受到_作用引起的，使自由電荷做定向移動(dòng)的非靜電力是_ 3.切割導(dǎo)體的特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體是_，所在的電路是_電路,切割磁感線,洛倫茲力,洛倫茲力,電源,內(nèi),核心要點(diǎn)突破,一、感生電動(dòng)勢(shì) 1產(chǎn)生機(jī)理 如圖451所示，當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是與磁場(chǎng)方向垂直的曲線如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),圖451 圖452,2特點(diǎn) (1)感生電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的. (2)感生電場(chǎng)的產(chǎn)生跟空間中是否存在閉合電路無關(guān). 3方向判定 感生電場(chǎng)的方向根據(jù)閉合電路(或假想的閉合電路)中感應(yīng)電流的方向確定，即利用楞次定律判斷.,圖453,A當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向 B當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針方向 C當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向 D當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針方向,解析：選AD.感生電場(chǎng)中電場(chǎng)線的方向用楞次定律來判定：原磁場(chǎng)向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大，在周圍有閉合導(dǎo)線的情況下，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)與原磁場(chǎng)方向相反，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，再由右手螺旋定則得到感應(yīng)電流的方向是：從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向，則感生電場(chǎng)的方向從上向下看也為順時(shí)針方向；同理可知，原磁場(chǎng)方向向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，感生電場(chǎng)的方向從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針方向選項(xiàng)AD正確,二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 1產(chǎn)生機(jī)理 一段導(dǎo)體在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷隨導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則必受洛倫茲力，自由電荷在洛倫茲力作用下產(chǎn)生定向移動(dòng)，這樣自由電荷在導(dǎo)體兩端聚集，從而使導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)若電路閉合，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,說明：(1)當(dāng)電路不閉合時(shí)，切割磁感線的導(dǎo)體兩端積聚電荷，則在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生附加電場(chǎng)，電荷在受洛倫茲力的同時(shí)也受電場(chǎng)力作用 (2)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電路是否閉合無關(guān) 2方向判定 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則來判定，即“四指”指電動(dòng)勢(shì)的方向,3對(duì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中電荷所受洛倫茲力的理解 (1)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中的自由電子，不僅隨 導(dǎo)體以速度v運(yùn)動(dòng)，而且還沿導(dǎo)體以 速度u做定向移動(dòng)，如圖454所 示因此，導(dǎo)體中的電子的合速度 v合等于v和u的矢量和，所以電子受 到的洛倫茲力為F合ev合B，F(xiàn)合與 合速度v合 垂直,圖454,(2)從做功角度分析，由于F合與v合垂直，它對(duì)電子不做功，更具體地說，F(xiàn)合的一個(gè)分量是F1evB，這個(gè)分力做功，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)F合的另一個(gè)分量是F2euB，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)做負(fù)功可以證明兩個(gè)分力F1和F2所做的功的代數(shù)和為零結(jié)果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起傳遞能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個(gè)分力F2所做的功通過另一個(gè)分力F1轉(zhuǎn)化為能量,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 2下列說法中正確的是( ) A動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是洛倫茲力的一個(gè)分力對(duì)導(dǎo)體中自由電荷做功而引起的 B因?yàn)槁鍌惼澚?duì)運(yùn)動(dòng)電荷始終不做功，所以動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的 C動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向可以由右手定則來判定 D導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安培力一定與受到的外力大小相等、方向相反,解析：選AC.洛倫茲力的一個(gè)分力對(duì)導(dǎo)體中自由電荷做功是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)，A、C正確，B錯(cuò)誤；只有在導(dǎo)體棒做勻速切割時(shí)，除安培力以外的力的合力才與安培力大小相等、方向相反，做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)不成立，故D錯(cuò)誤,課堂互動(dòng)講練,如圖455所示，內(nèi)壁光滑、 水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略 小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速 率v0沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若在此 空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場(chǎng)設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球帶電荷量不變，那么( ),圖455,A小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大 B小球所受的磁場(chǎng)力一定不斷增大 C小球先沿逆時(shí)針方向減速運(yùn)動(dòng)，之后沿順時(shí)針方向加速運(yùn)動(dòng) D磁場(chǎng)力對(duì)小球一直不做功,【思路點(diǎn)撥】 解答本題時(shí)可按以下思路分析：,【精講精析】 變化的磁場(chǎng)將產(chǎn)生感生電場(chǎng)，這種感生電場(chǎng)由于其電場(chǎng)線是閉合的,也稱為渦旋電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)方向可借助電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的判定方法，使用楞次定律判斷當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)力先對(duì)小球做負(fù)功使其速度減為零，后對(duì)小球做正功使其沿順時(shí)針方向做加速運(yùn)動(dòng)，所以C正確；磁場(chǎng)力始終與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直，因此始終對(duì)小球不做功，D正確； 小球在水平面內(nèi)沿半徑方向受兩個(gè)力作用：環(huán)的壓,【答案】 CD 【規(guī)律總結(jié)】 本題的關(guān)鍵是判斷出感生電場(chǎng)的方向，感生電場(chǎng)對(duì)小球做功，使帶電小球的動(dòng)能發(fā)生變化,變式訓(xùn)練1 如圖456所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)突然減弱時(shí)，則兩端點(diǎn)的電勢(shì)( ) AN點(diǎn)電勢(shì)高 BM點(diǎn)電勢(shì)高 C若磁場(chǎng)不變，將半圓環(huán)繞MN軸 旋轉(zhuǎn)180的過程中，N點(diǎn)電勢(shì)高 D若磁場(chǎng)不變，將半圓環(huán)繞MN軸 旋轉(zhuǎn)180的過程中，M點(diǎn)電勢(shì)高,圖456,解析：選BD.將半圓環(huán)補(bǔ)充為圓形回路，由楞次定律可判斷圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向在半圓環(huán)中由N指向M，即M點(diǎn)電勢(shì)高，B正確；若磁場(chǎng)不變，半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180的過程中，由楞次定律可判斷，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在半圓環(huán)中由N指向M，即M點(diǎn)電勢(shì)高，D正確,如圖457所示，L10.5 m，L20.8 m，回路總電阻為R0.2 ，M0.04 kg，導(dǎo)軌光滑，開始時(shí)磁場(chǎng)B01 T現(xiàn)使磁感應(yīng) 強(qiáng)度以B/t0.2 T/s的變化率均 勻地增大，試求：當(dāng)t為多少時(shí)， M剛離開地面？(g取10 m/s2),圖457,【思路點(diǎn)撥】 回路中原磁場(chǎng)方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，根據(jù)安培定則可以判知，ab中的感應(yīng)電流的方向是ab，由左手定則可知，ab所受安培力的方向水平向左，從而向上拉起重物,【答案】 5 s 【規(guī)律總結(jié)】 在審題時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)某些關(guān)鍵“字眼”的理解，如本題中的“剛好”兩個(gè)字，就說明了地面此時(shí)對(duì)物體無支持力了,變式訓(xùn)練2 (2011年泉州高二檢測(cè))如圖458所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相距20 cm固定的平行金屬光滑導(dǎo)軌MN和PQ.磁場(chǎng)方向垂直于MN、PQ所在平面導(dǎo)軌上放置著ab、cd兩根平行的可動(dòng)金屬細(xì)棒在兩棒中點(diǎn)OO之間拴一根40 cm長(zhǎng)的細(xì)繩，繩長(zhǎng)保持不變?cè)O(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B以1.0 T/s的變化率均勻減小， abdc回路的電阻為0.50 .求： 當(dāng)B減小到10 T時(shí)，兩可動(dòng)邊所 受磁場(chǎng)力和abdc回路消耗的功率,圖458,答案：均為0.32 N 0.0128 W,如圖459所示，三角形金 屬框架MON平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直， 導(dǎo)體ab能緊貼金屬框架運(yùn)動(dòng)，且始 終與導(dǎo)軌ON垂直當(dāng)導(dǎo)體ab從O點(diǎn) 開始勻速向右平動(dòng)時(shí)，速度為v0，試求bOc回路中某時(shí)刻的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系式,圖459,【思路點(diǎn)撥】 導(dǎo)體ab在切割磁感線的運(yùn)動(dòng)過程中，在回路中的有效切割長(zhǎng)度bc隨時(shí)間做線性變化，由于題中要求的是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式，故可用公式EBlv求解,變式訓(xùn)練3 如圖4510所示，金屬桿ab以恒定的速率v在光滑平行導(dǎo)軌上向右滑行，設(shè)整個(gè)電路中總電阻為R(恒定不變)，整個(gè)裝置置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列敘述正確的是( ),圖4510,Aab桿中的電流與速率v成正比 B磁場(chǎng)作用于ab桿的安培力與速率v成正比 C電阻R上產(chǎn)生的電熱功率與速率v的平方成正比 D外力對(duì)ab桿做功的功率與速率v的平方成正比,如圖4511甲所示，矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，下列it圖(如圖丙)中正確的是( ),丙 圖4511,【答案】 D,【規(guī)律總結(jié)】 有關(guān)電磁感應(yīng)圖象的選擇題，采取排除法判斷比較簡(jiǎn)單，首先利用方向排除錯(cuò)誤選項(xiàng)，其次再根據(jù)大