高中物理選修3 2 第四章電磁感應(yīng) 5電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用(課件)

電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用120XX年草原監(jiān)理所草原防火工作實(shí)踐總結(jié)功夫、為改善草原生態(tài)環(huán)境,維護(hù)國家生態(tài)安全,實(shí)現(xiàn)人與自然和諧,促進(jìn)社會主義和諧社會的構(gòu)建,作出了一定的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)將20XX年度草原防火工作總結(jié)如下:一是切實(shí)做好草原防火工作。我縣天然草場面積大,牧民居住分散,牧民防火意識不強(qiáng),存在很多火災(zāi)隱患。在20XX年的草原防火工作客服種種困難,扎實(shí)開展草原防火工作,實(shí)現(xiàn)了草原防火“零)火災(zāi)。主要做法如下:(一)抓組織領(lǐng)導(dǎo),安排部署到位一是認(rèn)真落實(shí)以行政領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)制為主的各項(xiàng)防火責(zé)任制,層層簽訂責(zé)任狀,層層落實(shí)責(zé)任。全面推行了防火包聯(lián)責(zé)任制,切實(shí)提高了各級領(lǐng)導(dǎo)的盡責(zé)率。二是早部署、早安排。根據(jù)我縣草原防火工作特殊情況,年初,縣人民政府制定并完善《XX縣草原防火應(yīng)急預(yù)案》,成立了以縣人民縣長任指揮長,分管副縣長任副指揮長的草原防火領(lǐng)導(dǎo)小組。在草原防火工作切實(shí)做到“工作早部署、責(zé)任早落實(shí)、火患早排除、火險早預(yù)報(bào)、火情早發(fā)現(xiàn)、火災(zāi)早處理”。各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))場也成立了相應(yīng)的草原防火領(lǐng)導(dǎo)小組,確保了組織領(lǐng)導(dǎo)到位,防范措施到位,責(zé)任落實(shí)到位。(二)抓防火宣傳,注重社會實(shí)效一是利用廣播、發(fā)放宣傳單、張貼防火公告、宣傳標(biāo)語等形式把草電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用引入新課一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(感生電動勢)1、感應(yīng)電場2、感生電動勢3、感生電動勢的產(chǎn)生

例題

思考與討論二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力(動生電動勢)

1、動生電動勢2、動生電動勢原因分析

例1

例2

例3A組能力訓(xùn)練題1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14B組能力訓(xùn)練題1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

20XX年草原監(jiān)理所草原防火工作實(shí)踐總結(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用引2教學(xué)要求（一）知識與技能1.知道感生電場。2.知道感生電動勢和動生電動勢及其區(qū)別與聯(lián)系（二）過程與方法通過同學(xué)們之間的討論、研究，增強(qiáng)對兩種電動勢的認(rèn)知深度，同時提高學(xué)習(xí)物理的興趣。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過對相應(yīng)物理學(xué)史的了解，培養(yǎng)熱愛科學(xué)、尊重知識的良好品德?！锝虒W(xué)重點(diǎn)感生電動勢與動生電動勢的概念?！锝虒W(xué)難點(diǎn)對感生電動勢與動生電動勢實(shí)質(zhì)的理解。教學(xué)要求（一）知識與技能3引入新課我們在恒定電流以章中學(xué)過電源和電動勢。大家回顧一下，什么是電源？什么是電動勢？如果電源移送電荷q時非靜電力所做的功為W，那么W與q的比值W/q，叫做電源的電動勢。用E表示電動勢，則：電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。引入新課我們在恒定電流以章中學(xué)過電源和電動勢。大家回顧一下，4電源有好多種，比如干電池、手搖發(fā)電機(jī)等。請分別說出這些電源中的非靜電力作用和能量轉(zhuǎn)化情況。干電池中的非靜電力是化學(xué)作用，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；手搖發(fā)電機(jī)的非靜電力是電磁作用,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。電源有好多種，比如干電池、手搖發(fā)電機(jī)等。請分別說出這些電源中5不同的電源，非靜電力可能不同，但從能量轉(zhuǎn)化的角度看，他們所起的作用是相同的，都是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能。從這個角度看，電源的電動勢所描述的物理意義是什么？請舉例說明。例如，干電池的電動勢是1.5V，表示把1C正電荷從電源負(fù)極搬到正極，非靜電力做功1.5J，而蓄電池電動勢是2.0V，表示把1C正電荷從電源負(fù)極搬到正極，非靜電力做功2.0J，我們說蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比干電池大。電動勢描述了電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，即表征非靜電力對自由電荷做功的本領(lǐng)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，要產(chǎn)生電流，必須有感應(yīng)電動勢。這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢?下面我們就來學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。引入不同的電源，非靜電力可能不同，但從能量轉(zhuǎn)化的角度看，他們所起6一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場（感生電動勢）教材圖4.5-1，穿過閉合回路的磁場增強(qiáng)，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。是什么力充當(dāng)非靜電力使得自由電荷發(fā)生定向運(yùn)動呢？英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時在空間激發(fā)出一種電場，這種電場對自由電荷產(chǎn)生了力的作用，使自由電荷運(yùn)動起來，形成了電流，或者說產(chǎn)生了電動勢。磁場變強(qiáng)圖4.5-1I感由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場。感生電場對自由電荷的作用力充當(dāng)了非靜電力。由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做感生電動勢。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場（感生電動勢）教材圖4.5-1，71、感應(yīng)電場如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動,而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。BE19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場理論中指出，變化的磁場會在周圍空間激發(fā)一種電場,我們把這種電場叫做感應(yīng)電場.靜止的電荷激發(fā)的電場叫靜電場，靜電場的電場線是由正電荷發(fā)出,到負(fù)電荷終止,電場線不閉合.而感應(yīng)電場是一種渦旋電場，電場線是封閉的，如圖所示，感應(yīng)電場是產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢的原因，感應(yīng)電場的方向也可以由楞次定律來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場的方向相同。1、感應(yīng)電場如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的BE19世紀(jì)60年82、感生電動勢磁場變化時會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下定向運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做感生電動勢。（2）定義：（1）產(chǎn)生：2、感生電動勢磁場變化時會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電93、感生電動勢的產(chǎn)生由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫做感生電動勢,感生電動勢在電路中的作用就是充當(dāng)電源，其電路是內(nèi)電路，當(dāng)它和外電路連接后就會對外電路供電。變化的磁場在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在這種情況下，所謂的非靜電力就是這種感生電場對電荷產(chǎn)生的作用。4、感生電場的方向判斷感應(yīng)電流的方向用楞次定律判定。電流的方向與正電荷移動的方向相同。感生電場的方向與正電荷受力的方向相同，因此,感生電場的方向也可以用楞次定律判定.3、感生電動勢的產(chǎn)生由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫做感生電動10例題：

現(xiàn)代科學(xué)研究常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備,它的基本原理如圖4.5-2所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電場使電子加速。上圖為側(cè)視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看,電子沿逆時針方向運(yùn)動。當(dāng)電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應(yīng)該怎樣變化才能使電子加速？真空室SN電子槍靶圖4.5-2電子軌道例題：現(xiàn)代科學(xué)研究常要用到高11被加速的電子帶什么電？分析：負(fù)電電子逆時針運(yùn)動,等效電流方向如何？順時針加速電場的方向如何？順時針使電子加速的電場是什么電場？感生電場電磁鐵的磁場怎樣變化才能產(chǎn)生順時針方向的感生電場？為什么？增強(qiáng)。因?yàn)楦袘?yīng)電流的磁場方向與電磁鐵的磁場方向相反。感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的變化。感生電場是磁場變強(qiáng)引起的。因此，電磁鐵的電流由小變大才能使電子加速。如果電流的方向與圖示方向相反，請自己判斷一下，為使電子加速，電流又應(yīng)怎樣變化？被加速的電子帶什么電？分析：負(fù)電電子逆時針運(yùn)動,等效電流方12思考與討論如圖4.5-3示，導(dǎo)體棒CD在均勻磁場中運(yùn)動。（1）自由電荷會隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動，并因此受到洛倫茲力。導(dǎo)體棒中自由電荷相對于紙面的運(yùn)動大致沿什么方向？為了方便,可以認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷是正電荷。（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？（3）導(dǎo)體棒哪端的電勢比較高？（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)體棒中的電流是沿什么方向的？CDv0圖4.5-3l思考與討論如圖4.5-3示，導(dǎo)體棒CD在均勻磁場中運(yùn)動。CD13導(dǎo)體中自由電荷（正電荷）具有水平方向的速度,由左手定則可判斷受到沿棒向上的洛倫茲力作用,其合運(yùn)動是斜向上的。分析與解答：CDv0圖4.5-3l自由電荷不會一直運(yùn)動下去。（1）導(dǎo)體棒中自由電荷相對于紙面的運(yùn)動大致沿什么方向？（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？因?yàn)镃、D兩端聚集電荷越來越多,在CD棒間產(chǎn)生的電場越來越強(qiáng)，當(dāng)電場力等于洛倫茲力時，自由電荷不再定向運(yùn)動。導(dǎo)體中自由電荷（正電荷）具有水平方向的速度,由左手定則可判斷14CDv0圖4.5-3lC端電勢高。導(dǎo)體棒中電流是由D指向C的。（3）導(dǎo)體棒哪端的電勢比較高？（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)體棒中的電流是沿什么方向的？思考CDv0圖4.5-3lC端電勢高。導(dǎo)體棒中電流是由D指向C15二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力（動生電動勢）

1、動生電動勢（1）產(chǎn)生：（2）大?。篍=BLv（B的方向與v的方向垂直）（3）動生電動勢大小的推導(dǎo)：ab棒處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直紙面向里，棒沿光滑導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動，已知導(dǎo)軌寬度為L，經(jīng)過時間t由M運(yùn)動到N，如圖所示，MNabv由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：故動生電動勢大小為E=BLv由于導(dǎo)體運(yùn)動而產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢。二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力（動生電動勢）

1、動生電動勢162、動生電動勢原因分析導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時，產(chǎn)生動生電動勢,它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。F'F洛CDv圖甲如圖甲所示,一條直導(dǎo)線CD在勻強(qiáng)磁場B中以速度v向右運(yùn)動，并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直,由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動,因此每個電子受到的洛倫茲力為：F=F洛=Bev

F的方向豎直向下，在力F的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的負(fù)電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷，結(jié)果使導(dǎo)體上端C的電勢高于下端D的電勢，出現(xiàn)由C指向D的靜電場.2、動生電動勢原因分析導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時，產(chǎn)生動生電動17CDBv圖乙I此電場對電子的靜電力F'的方向向上，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累，電場不斷增強(qiáng)，當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時，CD兩端產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電勢差。如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來，由于C端的電勢比D端的電勢高，自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時針流動，形成逆時針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動使CD兩端積累的電荷不斷減少，洛倫茲力又不斷使自由電子從C端運(yùn)動到D端，從而在CD兩端維持一個穩(wěn)定的電動勢。CDBv圖乙I此電場對電子的靜電力F'的方向向上，與洛倫茲18C端是電源的正極，D端是電源的負(fù)極,自由電子受洛倫茲力的用,從C端搬運(yùn)到D端,也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從D端搬運(yùn)到C端，這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力.可見切割磁感線運(yùn)動的一段導(dǎo)體相當(dāng)于一個電源,根據(jù)電動勢的定義，電動勢等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動到電源的正極非靜電力所做的功.F1=F洛/e=Bv作用在單位電荷上的洛倫茲力為：于是動生電動勢就是：E=F1L=BLv上式與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致。分析C端是電源的正極，D端是電源的負(fù)極,自由電子受洛倫茲力的19如圖4.3-6所示，導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，試分析電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。vABEF圖4.3-6導(dǎo)體棒中的電流受到安培力作用，安培力的方向與運(yùn)動方向相反，阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動，導(dǎo)體棒要克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。克服安培力做功的過程，就是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。分析第2頁如圖4.3-6所示，導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，試分析電路20【例1】

如圖所示，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)生了感應(yīng)電動勢，下列說法中正確的是（）A．磁場變化時，會在在空間中激發(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AC

根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場產(chǎn)生電場,處在其中的導(dǎo)體，其內(nèi)部的自由電荷在電場力作用下定向移動形成電流。解析：磁場變強(qiáng)【例1】如圖所示，一個閉合電21【例2】

如圖所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動時，將產(chǎn)生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（）A.因?qū)w運(yùn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢B.動生電動勢的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)C.動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)D.動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的vAB

如右圖所示，當(dāng)導(dǎo)體向右運(yùn)動時，其內(nèi)部的自由電子因受向下的洛侖茲力作用向下運(yùn)動,于是在棒的B端出現(xiàn)負(fù)電荷，而在棒的A端出現(xiàn)正電荷,所以A端電勢比B端高。AB解析：vBeF洛A棒AB就相當(dāng)于一個電源，正極在A端?！纠?】如圖所示，導(dǎo)體AB在做22【例3】

如圖所示，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（）

A．不變

B．增加

C．減少

D．以上情況都可能帶正電的粒子將受到這個電場對它的電場力作用加速，因而動能增大。v0a解析：BEEv0當(dāng)磁場增強(qiáng)時，將產(chǎn)生如圖所示的電場,【例3】如圖所示，一個帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)23A組能力訓(xùn)練題11．穿過一個電阻為1Ω的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒鐘均勻地減少2Wb，則（）A．線圈中的感應(yīng)電動勢一定是每秒減少2VB．線圈中的感應(yīng)電動勢一定是2VC．線圈中的感應(yīng)電流一定是每秒減少2AD．線圈中的感應(yīng)電流一定是2ABDA組能力訓(xùn)練題11．穿過一個電阻為1Ω的單匝閉合線圈的磁通量24A組能力訓(xùn)練題22.單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示,則線圈中 （）A．O時刻感應(yīng)電動勢最大B．D時刻感應(yīng)電動勢為零C．D時刻感應(yīng)電動勢最大D．O至D時間內(nèi)平均感生電動勢為0.4V1t/sΦ/10-3WbAOBD20.01ABDA組能力訓(xùn)練題22.單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸25A組能力訓(xùn)練題3.(2015年上海卷24)如圖，一無限長通電直導(dǎo)線固定在光滑水平面上，金屬環(huán)質(zhì)量為0.02kg，在該平面上以v0=2m/s、與導(dǎo)線成60°角的初速度運(yùn)動，其最終的運(yùn)動狀態(tài)是____________，環(huán)中最多能產(chǎn)生

J的電能。

金屬環(huán)最終會沿與通電直導(dǎo)線平行的直線，做勻速直線運(yùn)動；解析：最終速度v=v0cos60°，由能量守恒定律，得環(huán)中最多能產(chǎn)生電能E=ΔEk=0.03J。勻速直線運(yùn)動0.03Iv0A組能力訓(xùn)練題3.(2015年上海卷24)如圖，一無限長通26A組能力訓(xùn)練題4.如圖8所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊（）A．在P和Q中都做自由落體運(yùn)動B．在兩個下落過程中的機(jī)械能都守恒C．在P中的下落時間比在Q中的長D．落至底部時在P中的速度比在Q中的長C圖8PQ塑料管小磁塊銅管解見下頁A組能力訓(xùn)練題4.如圖8所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑27解析:由于電磁感應(yīng)，在鋼管P中還受到向上的磁場力，而在塑料管中只受到重力，即只在Q中做自由落體運(yùn)動，故選項(xiàng)A、B錯誤；在P中加速度較小，選項(xiàng)C正確D錯誤。圖8PQ塑料管小磁塊銅管解析:由于電磁感應(yīng)，在鋼管P中還受到向上的磁場力，而在塑料管28A組能力訓(xùn)練題55、等腰三角形線框abc

與長直導(dǎo)線MN

絕緣,且線框被導(dǎo)線分成面積相等的兩部分,如圖所示,M接通電源瞬間電流由N流向M，則在線框中（）A.線框中無感應(yīng)電流；

B.線框中有沿abca方向感應(yīng)電流；C線框中有沿acba方向感應(yīng)電流；

D.條件不是無法判斷。C畫出以MN

為對稱的面積相等的圖形,如圖示解：則剩余部分的面積也相等，左側(cè)剩余部分處的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于右側(cè)剩余部分處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以向里的磁通量增大，感應(yīng)電流的磁場方向向外,線框中感應(yīng)電流方向沿acba。NabcMIA組能力訓(xùn)練題55、等腰三角形線框abc與長直導(dǎo)線MN絕29A組能力訓(xùn)練題66．如圖所示，面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方問垂直于線圈平面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律為B=(2+0.2t)T，定值電阻R1=6Ω，線圈電阻R2=4Ω，求：（1）磁通量變化率，回路的感應(yīng)電動勢；（2）a、b兩點(diǎn)間電壓UabR1ab解析：（1）（2）A組能力訓(xùn)練題66．如圖所示，面積為0.2m2的100匝線30A組能力訓(xùn)練題77．如圖所示,在物理實(shí)驗(yàn)中,常用“沖擊式電流計(jì)”來測定通過某閉合電路的電荷量.探測器線圈和沖擊電流計(jì)串聯(lián)后,又能測定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.已知線圈匝數(shù)為n，面積為S,線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R,把線圈放在被測勻強(qiáng)磁場中,開始時線圈與磁場方向垂直，現(xiàn)將線圈翻轉(zhuǎn)180°,沖擊式電流計(jì)測出通過線圈的電荷量為q，由此可知，被測磁場的磁磁感應(yīng)強(qiáng)度B=________。G解：線圈翻轉(zhuǎn)180°,解得A組能力訓(xùn)練題77．如圖所示,在物理實(shí)驗(yàn)中,常用“沖擊式電流31A組能力訓(xùn)練題88.如圖所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動到M'N'的過程中，棒上感應(yīng)電動勢E隨時間t變化的圖示，可能正確的是（）PQMNvM'N'BOEtA.OtB.OtC.OtD.EEE

導(dǎo)線做勻速直線運(yùn)動切割磁感應(yīng)線時，E=BLv是常數(shù)，開始沒有切割，就沒有電動勢，最后一段也沒有切割。A解：A組能力訓(xùn)練題88.如圖所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場32A組能力訓(xùn)練題9如圖所示，在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于xy平面（紙面）向里。具有一定電阻的矩形線框abcd位于xy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合。令線框從t=0的時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動，則線框中的感應(yīng)電流I（取逆時針方向的電流為正）隨時間t

的變化圖線I-t圖可能是下圖中的哪一個？

()0xyabtI0tI0tI0tI0CABDD解見下頁A組能力訓(xùn)練題9如圖所示，在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場33由楞次定律判斷，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向，選項(xiàng)D正確。解：設(shè)線框沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動的加速度為a，則v=at,E=Blv=Blat,I=E/R=Blat/R,可見感應(yīng)電流I與時間t成正比關(guān)系,選項(xiàng)A、B錯；tI0tI0tI0tI0CABD0xyab由楞次定律判斷，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向，選項(xiàng)D正確。解：設(shè)34A組能力訓(xùn)練題1010.如圖所示，線圈內(nèi)有理想邊界的磁場，當(dāng)磁場均勻增加時，有一帶電粒子靜止于平行板(兩板水平放置)電容器中間，則此粒子帶____電，若線圈的匝數(shù)為n，平行板電容器的板間距離為d，粒子的質(zhì)量為m，帶電量為q，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為

。(設(shè)線圈的面積為S)．mgd／nqS負(fù)解見下頁A組能力訓(xùn)練題1010.如圖所示，線圈內(nèi)有理想邊界的磁場，當(dāng)35分析粒子的受力情況如圖：由平衡條件得qE=qU/d=mg由楞次定律得，上板帶正電，E向下，粒子帶負(fù)電由法拉第電磁感應(yīng)定律U=nΔΦ/Δt=nSΔB/Δt

mgqE解：分析粒子的受力情況如圖：由平衡條件得qE=qU/d=36A組能力訓(xùn)練題11矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時針方向?yàn)楦袘?yīng)0B/Tt/sB0-B01234dabc0i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I01234CABD電流i的正方向,下列i-t圖中正確的是（）D解見下頁A組能力訓(xùn)練題11矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線371-3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小到0又反向增大到最大，磁通量均勻減小到0又反向增大到最大,由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向均為順時針方向,選項(xiàng)B錯，D正確。解：0-1s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,磁通量均勻增大，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流為恒量，選項(xiàng)A錯；由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向，選項(xiàng)C錯；0B/Tt/sB0-B012340i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I012340i/At/sI0-I01234CABD1-3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小到0又反向增大到最大，磁通量均38A組能力訓(xùn)練題12.如圖，一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行。已知在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化,而線框中感應(yīng)電流總是沿順時針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。設(shè)電流i正方向與圖中箭頭方向相同,則i隨時間t變化的圖線可能是（）AiOtit1AOtit1BOtit1COtit1D解見下頁A組能力訓(xùn)練題12.如圖，一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在39要求框中感應(yīng)電流順時針，根據(jù)楞次定律，可知框內(nèi)磁場要么向里減弱（載流直導(dǎo)線中電流正向減?。?，要么向外增強(qiáng)（載流直導(dǎo)線中電流負(fù)向增大）。線框受安培力向右時，載流直導(dǎo)線中電流一定在增大。[解析]iOtit1AOtit1BOtit1COtit1D線框受安培力向左時,載流直導(dǎo)線電流一定在減小故答案選A。要求框中感應(yīng)電流順時針，根據(jù)楞次定律，可知框內(nèi)磁場要么向里減40A組能力訓(xùn)練題1313．如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合。若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下正方向的x軸，則圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流I隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像是（）甲ONSxBxIO-IiAxIO-IiCxIO-IiDxIOiB解見下頁A組能力訓(xùn)練題1313．如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開41圓環(huán)下落過程中，穿過的磁通量先增大后減小,電流方向?yàn)橄软槙r針后逆時針（從上往下看）,選項(xiàng)D錯誤。圓環(huán)通過O位置時，不切割磁感線，沒有感應(yīng)電流，只受重力作用，而在關(guān)于O對稱的位置上穿過圓環(huán)的磁通量相等，磁通量的變化率隨圓環(huán)速度的不同而不同。在正x軸上的相應(yīng)位置上，圓環(huán)的速度較大，其磁通量的變化率較大，因而感應(yīng)電流的最大值大于圓環(huán)在負(fù)x軸上的感應(yīng)電流最大值，由排除法可知正確答案選B.解析：圓環(huán)下落過程中，穿過的磁通量先增大后減小,電流方向?yàn)橄软槙r針42A組能力訓(xùn)練題14如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌，相距為L=10cm，豎直放置，導(dǎo)軌上端連接著電阻R1=1Ω，質(zhì)量為m=0.01kg、電阻為R2=0.2Ω的金屬桿ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．整個裝置處于與導(dǎo)軌平面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場中．a(chǎn)b桿由靜止釋放，經(jīng)過一段時間后達(dá)到最大速率，g取10m/s2，求此時：（1）桿的速率；（2）ab間的電壓；（3）電阻R1消耗的電功率

R1BabA組能力訓(xùn)練題14如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌，相距為43(1)桿達(dá)最大速度時，有解：又解以上三式得：(2)(3)(1)桿達(dá)最大速度時，有解：又解以上三式得：(2)(3)44B組能力訓(xùn)練題11．在勻強(qiáng)磁場中，ab、cd兩根導(dǎo)體棒沿兩根導(dǎo)軌分別以速度v1、v2滑動，如圖所示，下列情況中，能使電容器獲得最多電荷量且左邊極板帶正電的是（）A．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CdCabc解見下頁B組能力訓(xùn)練題11．在勻強(qiáng)磁場中，ab、cd兩根導(dǎo)體棒沿兩根45ab、cd兩根導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Eab=Blv1、Ecd=Blv2，解：當(dāng)兩桿同向運(yùn)動時，總的感應(yīng)電動勢為E=│Eab-Ecd│

當(dāng)兩桿反向運(yùn)動時，總的感應(yīng)電動勢為E=Eab+Ecd，

所以反向運(yùn)動時感應(yīng)電動勢較大，電流較大，電容器上的電壓較大，帶電量較多。排除選項(xiàng)A、B。為使左邊極板帶正電，回路電流應(yīng)為b→a→c→d,ab中電動勢方向?yàn)閎→a，

cd中電動勢方向?yàn)閏→d,dCabc根據(jù)右手定則，ab棒向右運(yùn)動，cd棒向左運(yùn)動，選項(xiàng)C正確。ab、cd兩根導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分46B組能力訓(xùn)練題2如圖，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場上邊界b

和下邊界d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下邊的距離很短，下邊水平。線圈從水平面a開始下落。已知磁場上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛通過水平面b、c（位于磁場中）和d時，線圈所受到的磁場力的大小分別為Fb、Fc和Fd，則（）A．Fd>Fc>Fb，B．Fc<Fd<Fb

C．Fc>Fb>Fd，D．Fc<Fb<Fd

Dabcd解見下頁B組能力訓(xùn)練題2如圖，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方47線圈從a到b做自由落體運(yùn)動，在b點(diǎn)開始進(jìn)入磁場切割磁感應(yīng)線，所以受到安培力Fb，解：由于線圈的上下邊的距離很短，所以經(jīng)歷很短的變速運(yùn)動而進(jìn)入磁場，以后線圈中的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，在c處不受安培力，但線圈在重力作用下依然加速,因此在d處切割磁感應(yīng)線所受到的安培力必然大于b處，選項(xiàng)D正確。abcd線圈從a到b做自由落體運(yùn)動，在b點(diǎn)開始進(jìn)入磁場切割磁感應(yīng)線，48B組能力訓(xùn)練題3圖中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場,虛線間的距離為l,磁場方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈,ad與bc間的距離也為l。t=0時刻,bc邊與磁場區(qū)域邊abcdl界重合，(如圖).現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域。取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正,則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中,感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線可能是()tI02l/v0l/v0tI02l/v0l/v0tI02l/v0l/v0tI02l/v0l/v0A.B.C.D.B解見下頁B組能力訓(xùn)練題3圖中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場,虛線間的49由E=BvL有效知：感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流都均勻增大，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向；解：

線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向進(jìn)入磁場區(qū)域時（圖甲），切割磁感線的有效長度ef均勻增大，線圈穿出磁場區(qū)域時（圖乙），切割磁感線的有效長度gh也均勻增大，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向；所以選項(xiàng)B正確。abcdlef圖甲abcdlhg圖乙tI02l/v0l/v0tI02l/v0l/v0tI02l/v0l/v0tI02l/v0l/v0A.B.C.D.由E=BvL有效知：感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流都解：50B組能力訓(xùn)練題44.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平均強(qiáng)磁場中，豎直放置一個冂形金屬框ABCD，框面垂直于磁場，寬度BC＝L，質(zhì)量m的金屬桿PQ用光滑金屬套連接在框架AB和CD上如圖。金屬桿PQ電阻為R,當(dāng)桿自靜止開始沿框架下滑時:(1)開始下滑的加速度為多少?(2)框內(nèi)感應(yīng)電流的方向怎樣？(3)金屬桿下滑的最大速度是多少?

(4)從開始下滑到達(dá)到最大速度過程中重力勢能轉(zhuǎn)化成什么能量？QBPCDAB組能力訓(xùn)練題44.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平均強(qiáng)磁場中，豎直51開始PQ受力為mg，所以a=g解：PQ向下加速運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電流,方向順時針，受到向上的磁場力F作用。F=BIL=B2

L2

vm/R=mg達(dá)最大速度時,∴vm=mgR/B2

L2

由能量守恒定律,重力做功減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為使PQ加速增大的動能和熱能。QBPCDA開始PQ受力為mg，所以a=g解：PQ向下加速運(yùn)動，產(chǎn)生52B組能力訓(xùn)練題55.如圖所示，豎直平行導(dǎo)軌間距l(xiāng)=20cm，導(dǎo)軌頂端接有一電鍵K。導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸良好且無摩擦，ab的電阻R=0.4Ω，質(zhì)量m=10g，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，整個裝置處在與軌道平面垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度B=1T。當(dāng)ab棒由靜止釋放0.8s后，突然接通電鍵，不計(jì)空氣阻力，設(shè)導(dǎo)軌足夠長。求ab棒的最大速度和最終速度的大小。（g取10m/s2）KabB組能力訓(xùn)練題55.如圖所示，豎直平行導(dǎo)軌間距l(xiāng)=20cm53ab棒由靜止開始自由下落0.8s時速度大小為解：v=gt=8m/s則閉合K瞬間，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小I＝Blv/R=4Aab棒受重力mg=0.1N,安培力F=BIL=0.8N.因?yàn)镕＞mg，ab棒加速度向上，開始做減速運(yùn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流和受到的安培力逐漸減小，當(dāng)安培力F′=mg時，開始做勻速直線運(yùn)動。此時滿足解得最終速度閉合電鍵時速度最大為8m/s。ab棒由靜止開始自由下落0.8s時速度大小為解：v=gt=854B組能力訓(xùn)練題66、如圖所示，兩根相距為L的豎直平行金屬導(dǎo)軌位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，另外兩根與上述光滑導(dǎo)軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質(zhì)量均為m，電阻均為R，若要使cd靜止不動，則ab桿應(yīng)向_________運(yùn)動，速度大小為_______，作用于ab桿上的外力大小為____________。abcd2mg向上解見下頁B組能力訓(xùn)練題66、如圖所示，兩根相距為L的豎直平行金屬導(dǎo)軌55

應(yīng)用感應(yīng)電動勢的計(jì)算式、安培力的計(jì)算式、物體的平衡知識求解。解析：解法一：因cd桿處于靜止?fàn)顟B(tài),故向上的安培力等于重力,即BIL=

mg①回路中電流又E=BLv③②聯(lián)立①②③解得方向豎直向上ab棒勻速運(yùn)動時：F-mg-BIL=0故F=mg+BIL=2mg

abcd應(yīng)用感應(yīng)電動勢的計(jì)算式、安培力的計(jì)算式56因cd靜止、ab勻速運(yùn)動，兩棒均處于平衡狀態(tài),取ab、cd兩棒整體研究，ab、cd中電流等大、反向，故ab、cd所受安培力等大、反向，安培力之和為零．故F=2mg．解法二：又因cd靜止，所以BIL=

mg①回路中電流又E=BLv③②聯(lián)立①②③解得方向豎直向上題目因cd靜止、ab勻速運(yùn)動，兩棒均處于平衡狀態(tài),取ab、cd57B組能力訓(xùn)練題7

水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置,問距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接;導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿(見右上圖),金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，均勻磁場豎直向下。用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動。當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運(yùn)動速度v也會變化，v與F的關(guān)系如右下圖.（取重力加速度g=10m/s2）F(N)v(m/s)02468101220161284FRB組能力訓(xùn)練題7水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置,58（1）金屬桿在勻速運(yùn)動之前做什么運(yùn)動？（2）若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5Ω；磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？（3）由v-F圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少?解：

（1）變速運(yùn)動（或變加速運(yùn)動、加速度減小的加速運(yùn)動，加速運(yùn)動）。（2）感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流I=E/R(2)安培力（1）金屬桿在勻速運(yùn)動之前做什么運(yùn)動？解：（1）59由圖線可知金屬桿受拉力、安培力和阻力作用,勻速時合力為零。由圖線可以得到直線的斜率k=2，(3)由直線的截距可以求得金屬桿受到的阻力f，f=2(N)若金屬桿受到的阻力僅為滑動摩擦力，由截距可求得動摩擦因數(shù)μ=0.4FRF(N)v(m/s)02468101220161284題目由圖線可知金屬桿受拉力、安培力和阻力作用,勻速時合力為零。60B組能力訓(xùn)練題8如圖1所示.一對平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道間距l(xiāng)=0.20m,電阻R=1.0Ω；有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個裝置處于磁感強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道面向下.現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，做之做勻加速運(yùn)動，測得力F與時間t的關(guān)系如圖2所示.求桿的質(zhì)量m和加速度a.BRFl圖1t/s47164F/N05322428321281620圖2B組能力訓(xùn)練題8如圖1所示.一對平行光滑軌道放置在水平面上,61

導(dǎo)體桿在軌道上做勻加速直線運(yùn)動，用v表示其速度，t表示時間，則有v=at①桿切割磁力線，將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，E=Blv②閉合回路中產(chǎn)生電流I=E/R③桿受到的安培力為f=BIl=B2l2at/R④由牛頓第二定律，F(xiàn)-f=ma⑤聯(lián)立以上各式，得F=ma+B2l2at/R=ma+0.01at⑥在圖線上取兩點(diǎn)代入⑥式：t=0，F(xiàn)=1N；1=ma

t=20，F(xiàn)=3N;3=ma+0.2a

可解得a=10m/s2,m=0.1kgBRFl解：t/s47164F/N05322428321281620圖2導(dǎo)體桿在軌道上做勻加速直線運(yùn)動，用v表示其速度，62B組能力訓(xùn)練題9如圖示,半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場,磁感強(qiáng)度為B＝0.2T,磁場方向垂直紙面向里,半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置,磁場與環(huán)面垂直,其中a＝0.4m，b＝0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2,兩燈的電阻均為R0＝2Ω,一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì).（1）若棒以v0＝5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO'的瞬時,（如圖所示）MN中的電動勢和流過燈L1的電流。（2）撤去中間的金屬棒MN,將右面的半圓環(huán)OL2O'以O(shè)O'為軸向上翻轉(zhuǎn)90o，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為ΔB/Δt＝（4/π）T/s，求L1的功率。OL1L2NMO′baB組能力訓(xùn)練題9如圖示,半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場,磁感63解:（1）E1＝B2av＝0.2×0.8×5＝0.8V①I1＝E1/R0＝0.8/2＝0.4A②（2）撤去MN后,L1與L2為串聯(lián),當(dāng)半圓環(huán)OL2O'以O(shè)O'為軸向上翻轉(zhuǎn)90o時，磁通量為0，整個線圈的磁通量即為半圓環(huán)OL1O'的磁通量,E2＝SΔB/Δt＝1/2×πa2×ΔB/Δt＝0.32V③OL1L2NMO′ba解:（1）E1＝B2av＝0.2×0.8×5＝0.8V64B組能力訓(xùn)練題10.如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框動abcd。ab邊長大于bc邊長，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行MN進(jìn)入磁場。線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則（）A．Q1>Q2

q1=q2

B．Q1>Q2

q1>q2C．Q1=Q2

q1=q2

D．Q1=Q2

q1>q2abdcMNBA解見下頁B組能力訓(xùn)練題10.如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框動a65解析：設(shè)ab和bc邊長分別為lab，lbc，則lab>lbc，由于兩次“穿越”過程均為相同速率穿過，若假設(shè)穿過磁場區(qū)域的速度為v，則有q1=It=ΔΦ/R=Blab·lbc/R

；同理可以求得觀察可知

Q1>Q2，q1=q2，q2=It=ΔΦ/R=Blab·lbc/R；A選項(xiàng)正確。解析：設(shè)ab和bc邊長分別為lab，lbc，則lab>lbc66B組能力訓(xùn)練題11.(2015年理綜新課標(biāo)Ⅱ卷15)如圖，直角三角形金屬框放置在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點(diǎn)的電勢分別為Ua、Ub、Uc，已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是

（

）A．Ua>Uc，金屬框中無電流B．Ub>Uc，金屬框中電流方向沿a-b-c-aC.，金屬框中無電流D.，金屬框中電流方向沿a-c-b-a

CabcωB解見下頁B組能力訓(xùn)練題11.(2015年理綜新課標(biāo)Ⅱ卷15)如圖，直67解析：當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，穿過直角三角形金屬框abc的磁通量恒為0，abcωB所以沒有感應(yīng)電流，由右手定則可知，c點(diǎn)電勢高，故C正確，ABD錯。解析：當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，穿過直角三角形68B組能力訓(xùn)練題12.(2015年理綜安徽卷19)如圖所示，abcd為水平放置的平行“

”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。已知金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成θ角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動（金屬桿滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好）。vθcdabMlNB組能力訓(xùn)練題12.(2015年理綜安徽卷19)如圖所示，a69A．電路中感應(yīng)電動勢的大小為

B．電路中感應(yīng)電流的大小為

C．金屬桿所受安培力的大小為

D．金屬桿的熱功率為

vθcdabMlNB解見下頁則

（

）A．電路中感應(yīng)電動勢的大小為vθcdabMlNB解見下頁則70解析：

金屬棒的有效切割長度為l，電路中感應(yīng)電動勢的大小E=Blv

，選項(xiàng)A錯誤；金屬棒的電阻由歐姆定律電路中感應(yīng)電流的大小選項(xiàng)B正確；金屬桿所受安培力的大小選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)焦耳定律，金屬桿的發(fā)熱功率為選項(xiàng)D錯誤．答案為B．第1頁解析：金屬棒的有效切割長度為l71B組能力訓(xùn)練題13如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0=0.10Ω/m，導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l=0.20m.有隨時間變化的勻強(qiáng)磁場垂直于桌面，已知磁感強(qiáng)度B與時間t

的關(guān)系為B=kt,比例系數(shù)k=0.020T/s.一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直，在t=0時刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒樱笤趖=6.0s時金屬桿所受的安培力.QPlLvB組能力訓(xùn)練題13如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌72解：以a

表示金屬桿運(yùn)動的加速度，在t時刻,金屬桿與初始位置的距離L=1/2×a

t2此時桿的速度v=a

t，這時，桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積S=lL，回路中的感應(yīng)電動勢E=SΔB/Δt+Btl

v=Sk+Blv回路的總電阻R=2Lr0回路中的感應(yīng)電流i=E/R作用于桿的安培力F=Bt

li解得F=3k2

l2

t／2r0，代入數(shù)據(jù)得F=1.44×10-3NQPlLv解：以a表示金屬桿運(yùn)動的加速度，在t時刻,金屬桿與初始73QPlLv又解：以a

表示金屬桿運(yùn)動的加速度，在t

時刻,金屬桿與初始位置的距離L=1/2×at2=18a此時桿的速度v=a

t=6a，若磁場不變化，由于導(dǎo)體運(yùn)動產(chǎn)生的動生電動勢E1E1=Btlv=ktlv=0.02×6×0.2×6a=0.144a(V)這時，桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積S=Ll=3.6a，若導(dǎo)體不運(yùn)動，由于磁場變化產(chǎn)生的感生電動勢E2E2=SΔB/Δt=S×k=3.6a×0.02=0.072a(V)回路中的感應(yīng)電動勢為兩者之和（方向相同）E=E1+E2=Btl

v+SΔB/Δt=0.216a(V)回路的總電阻R=2Lr0=3.6a回路中的感應(yīng)電流i=E/R=0.06(A)作用于桿的安培力F=Btli=0.12×0.2×0.06=1.44×10-3N題目QPlLv又解：以a表示金屬桿運(yùn)動的加速度，在t時刻,74電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用7520XX年草原監(jiān)理所草原防火工作實(shí)踐總結(jié)功夫、為改善草原生態(tài)環(huán)境,維護(hù)國家生態(tài)安全,實(shí)現(xiàn)人與自然和諧,促進(jìn)社會主義和諧社會的構(gòu)建,作出了一定的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)將20XX年度草原防火工作總結(jié)如下:一是切實(shí)做好草原防火工作。我縣天然草場面積大,牧民居住分散,牧民防火意識不強(qiáng),存在很多火災(zāi)隱患。在20XX年的草原防火工作客服種種困難,扎實(shí)開展草原防火工作,實(shí)現(xiàn)了草原防火“零)火災(zāi)。主要做法如下:(一)抓組織領(lǐng)導(dǎo),安排部署到位一是認(rèn)真落實(shí)以行政領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)制為主的各項(xiàng)防火責(zé)任制,層層簽訂責(zé)任狀,層層落實(shí)責(zé)任。全面推行了防火包聯(lián)責(zé)任制,切實(shí)提高了各級領(lǐng)導(dǎo)的盡責(zé)率。二是早部署、早安排。根據(jù)我縣草原防火工作特殊情況,年初,縣人民政府制定并完善《XX縣草原防火應(yīng)急預(yù)案》,成立了以縣人民縣長任指揮長,分管副縣長任副指揮長的草原防火領(lǐng)導(dǎo)小組。在草原防火工作切實(shí)做到“工作早部署、責(zé)任早落實(shí)、火患早排除、火險早預(yù)報(bào)、火情早發(fā)現(xiàn)、火災(zāi)早處理”。各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))場也成立了相應(yīng)的草原防火領(lǐng)導(dǎo)小組,確保了組織領(lǐng)導(dǎo)到位,防范措施到位,責(zé)任落實(shí)到位。(二)抓防火宣傳,注重社會實(shí)效一是利用廣播、發(fā)放宣傳單、張貼防火公告、宣傳標(biāo)語等形式把草電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用引入新課一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(感生電動勢)1、感應(yīng)電場2、感生電動勢3、感生電動勢的產(chǎn)生

例題

思考與討論二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力(動生電動勢)

1、動生電動勢2、動生電動勢原因分析

例1

例2

例3A組能力訓(xùn)練題1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14B組能力訓(xùn)練題1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

20XX年草原監(jiān)理所草原防火工作實(shí)踐總結(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用引76教學(xué)要求（一）知識與技能1.知道感生電場。2.知道感生電動勢和動生電動勢及其區(qū)別與聯(lián)系（二）過程與方法通過同學(xué)們之間的討論、研究，增強(qiáng)對兩種電動勢的認(rèn)知深度，同時提高學(xué)習(xí)物理的興趣。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過對相應(yīng)物理學(xué)史的了解，培養(yǎng)熱愛科學(xué)、尊重知識的良好品德?！锝虒W(xué)重點(diǎn)感生電動勢與動生電動勢的概念。★教學(xué)難點(diǎn)對感生電動勢與動生電動勢實(shí)質(zhì)的理解。教學(xué)要求（一）知識與技能77引入新課我們在恒定電流以章中學(xué)過電源和電動勢。大家回顧一下，什么是電源？什么是電動勢？如果電源移送電荷q時非靜電力所做的功為W，那么W與q的比值W/q，叫做電源的電動勢。用E表示電動勢，則：電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。引入新課我們在恒定電流以章中學(xué)過電源和電動勢。大家回顧一下，78電源有好多種，比如干電池、手搖發(fā)電機(jī)等。請分別說出這些電源中的非靜電力作用和能量轉(zhuǎn)化情況。干電池中的非靜電力是化學(xué)作用，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；手搖發(fā)電機(jī)的非靜電力是電磁作用,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。電源有好多種，比如干電池、手搖發(fā)電機(jī)等。請分別說出這些電源中79不同的電源，非靜電力可能不同，但從能量轉(zhuǎn)化的角度看，他們所起的作用是相同的，都是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能。從這個角度看，電源的電動勢所描述的物理意義是什么？請舉例說明。例如，干電池的電動勢是1.5V，表示把1C正電荷從電源負(fù)極搬到正極，非靜電力做功1.5J，而蓄電池電動勢是2.0V，表示把1C正電荷從電源負(fù)極搬到正極，非靜電力做功2.0J，我們說蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比干電池大。電動勢描述了電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，即表征非靜電力對自由電荷做功的本領(lǐng)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，要產(chǎn)生電流，必須有感應(yīng)電動勢。這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢?下面我們就來學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。引入不同的電源，非靜電力可能不同，但從能量轉(zhuǎn)化的角度看，他們所起80一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場（感生電動勢）教材圖4.5-1，穿過閉合回路的磁場增強(qiáng)，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。是什么力充當(dāng)非靜電力使得自由電荷發(fā)生定向運(yùn)動呢？英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時在空間激發(fā)出一種電場，這種電場對自由電荷產(chǎn)生了力的作用，使自由電荷運(yùn)動起來，形成了電流，或者說產(chǎn)生了電動勢。磁場變強(qiáng)圖4.5-1I感由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場。感生電場對自由電荷的作用力充當(dāng)了非靜電力。由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做感生電動勢。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場（感生電動勢）教材圖4.5-1，811、感應(yīng)電場如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動,而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。BE19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場理論中指出，變化的磁場會在周圍空間激發(fā)一種電場,我們把這種電場叫做感應(yīng)電場.靜止的電荷激發(fā)的電場叫靜電場，靜電場的電場線是由正電荷發(fā)出,到負(fù)電荷終止,電場線不閉合.而感應(yīng)電場是一種渦旋電場，電場線是封閉的，如圖所示，感應(yīng)電場是產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢的原因，感應(yīng)電場的方向也可以由楞次定律來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場的方向相同。1、感應(yīng)電場如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的BE19世紀(jì)60年822、感生電動勢磁場變化時會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下定向運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做感生電動勢。（2）定義：（1）產(chǎn)生：2、感生電動勢磁場變化時會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電833、感生電動勢的產(chǎn)生由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫做感生電動勢,感生電動勢在電路中的作用就是充當(dāng)電源，其電路是內(nèi)電路，當(dāng)它和外電路連接后就會對外電路供電。變化的磁場在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在這種情況下，所謂的非靜電力就是這種感生電場對電荷產(chǎn)生的作用。4、感生電場的方向判斷感應(yīng)電流的方向用楞次定律判定。電流的方向與正電荷移動的方向相同。感生電場的方向與正電荷受力的方向相同，因此,感生電場的方向也可以用楞次定律判定.3、感生電動勢的產(chǎn)生由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫做感生電動84例題：

現(xiàn)代科學(xué)研究常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備,它的基本原理如圖4.5-2所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電場使電子加速。上圖為側(cè)視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看,電子沿逆時針方向運(yùn)動。當(dāng)電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應(yīng)該怎樣變化才能使電子加速？真空室SN電子槍靶圖4.5-2電子軌道例題：現(xiàn)代科學(xué)研究常要用到高85被加速的電子帶什么電？分析：負(fù)電電子逆時針運(yùn)動,等效電流方向如何？順時針加速電場的方向如何？順時針使電子加速的電場是什么電場？感生電場電磁鐵的磁場怎樣變化才能產(chǎn)生順時針方向的感生電場？為什么？增強(qiáng)。因?yàn)楦袘?yīng)電流的磁場方向與電磁鐵的磁場方向相反。感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的變化。感生電場是磁場變強(qiáng)引起的。因此，電磁鐵的電流由小變大才能使電子加速。如果電流的方向與圖示方向相反，請自己判斷一下，為使電子加速，電流又應(yīng)怎樣變化？被加速的電子帶什么電？分析：負(fù)電電子逆時針運(yùn)動,等效電流方86思考與討論如圖4.5-3示，導(dǎo)體棒CD在均勻磁場中運(yùn)動。（1）自由電荷會隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動，并因此受到洛倫茲力。導(dǎo)體棒中自由電荷相對于紙面的運(yùn)動大致沿什么方向？為了方便,可以認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷是正電荷。（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？（3）導(dǎo)體棒哪端的電勢比較高？（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)體棒中的電流是沿什么方向的？CDv0圖4.5-3l思考與討論如圖4.5-3示，導(dǎo)體棒CD在均勻磁場中運(yùn)動。CD87導(dǎo)體中自由電荷（正電荷）具有水平方向的速度,由左手定則可判斷受到沿棒向上的洛倫茲力作用,其合運(yùn)動是斜向上的。分析與解答：CDv0圖4.5-3l自由電荷不會一直運(yùn)動下去。（1）導(dǎo)體棒中自由電荷相對于紙面的運(yùn)動大致沿什么方向？（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？因?yàn)镃、D兩端聚集電荷越來越多,在CD棒間產(chǎn)生的電場越來越強(qiáng)，當(dāng)電場力等于洛倫茲力時，自由電荷不再定向運(yùn)動。導(dǎo)體中自由電荷（正電荷）具有水平方向的速度,由左手定則可判斷88CDv0圖4.5-3lC端電勢高。導(dǎo)體棒中電流是由D指向C的。（3）導(dǎo)體棒哪端的電勢比較高？（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)體棒中的電流是沿什么方向的？思考CDv0圖4.5-3lC端電勢高。導(dǎo)體棒中電流是由D指向C89二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力（動生電動勢）

1、動生電動勢（1）產(chǎn)生：（2）大小：E=BLv（B的方向與v的方向垂直）（3）動生電動勢大小的推導(dǎo)：ab棒處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直紙面向里，棒沿光滑導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動，已知導(dǎo)軌寬度為L，經(jīng)過時間t由M運(yùn)動到N，如圖所示，MNabv由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：故動生電動勢大小為E=BLv由于導(dǎo)體運(yùn)動而產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢。二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力（動生電動勢）

1、動生電動勢902、動生電動勢原因分析導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時，產(chǎn)生動生電動勢,它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。F'F洛CDv圖甲如圖甲所示,一條直導(dǎo)線CD在勻強(qiáng)磁場B中以速度v向右運(yùn)動，并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直,由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動,因此每個電子受到的洛倫茲力為：F=F洛=Bev

F的方向豎直向下，在力F的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的負(fù)電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷，結(jié)果使導(dǎo)體上端C的電勢高于下端D的電勢，出現(xiàn)由C指向D的靜電場.2、動生電動勢原因分析導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時，產(chǎn)生動生電動91CDBv圖乙I此電場對電子的靜電力F'的方向向上，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累，電場不斷增強(qiáng)，當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時，CD兩端產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電勢差。如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來，由于C端的電勢比D端的電勢高，自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時針流動，形成逆時針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動使CD兩端積累的電荷不斷減少，洛倫茲力又不斷使自由電子從C端運(yùn)動到D端，從而在CD兩端維持一個穩(wěn)定的電動勢。CDBv圖乙I此電場對電子的靜電力F'的方向向上，與洛倫茲92C端是電源的正極，D端是電源的負(fù)極,自由電子受洛倫茲力的用,從C端搬運(yùn)到D端,也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從D端搬運(yùn)到C端，這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力.可見切割磁感線運(yùn)動的一段導(dǎo)體相當(dāng)于一個電源,根據(jù)電動勢的定義，電動勢等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動到電源的正極非靜電力所做的功.F1=F洛/e=Bv作用在單位電荷上的洛倫茲力為：于是動生電動勢就是：E=F1L=BLv上式與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致。分析C端是電源的正極，D端是電源的負(fù)極,自由電子受洛倫茲力的93如圖4.3-6所示，導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，試分析電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。vABEF圖4.3-6導(dǎo)體棒中的電流受到安培力作用，安培力的方向與運(yùn)動方向相反，阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動，導(dǎo)體棒要克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能?？朔才嗔ψ龉Φ倪^程，就是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。分析第2頁如圖4.3-6所示，導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，試分析電路94【例1】

如圖所示，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)生了感應(yīng)電動勢，下列說法中正確的是（）A．磁場變化時，會在在空間中激發(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AC

根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場產(chǎn)生電場,處在其中的導(dǎo)體，其內(nèi)部的自由電荷在電場力作用下定向移動形成電流。解析：磁場變強(qiáng)【例1】如圖所示，一個閉合電95【例2】

如圖所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動時，將產(chǎn)生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（）A.因?qū)w運(yùn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢B.動生電動勢的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)C.動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)D.動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的vAB

如右圖所示，當(dāng)導(dǎo)體向右運(yùn)動時，其內(nèi)部的自由電子因受向下的洛侖茲力作用向下運(yùn)動,于是在棒的B端出現(xiàn)負(fù)電荷，而在棒的A端出現(xiàn)正電荷,所以A端電勢比B端高。AB解析：