高中物理第5节感生电动势和动生电动势试题 2019.09 1,甲、乙两质量相等的物体，以相同的初速度在同一粗糙水平面上运动，甲先停下，乙后停下，则 A 甲受到的冲量大 B 乙受到的冲量大 C 甲受到的摩擦阻力比乙大 D 甲、乙两物体的材料相同 2,质量为m的人随着平板车以速度v在光滑平直轨道上匀速前进，当人相对于车竖直跳起又落回原位置的过程中，平板车的速度 A 保持不 B 变大 C 变小 D 先变大后变小 3,如图所示，光滑水平面上质量为m1的滑块以速度v0与带有轻质弹簧的质量为m2的静止滑块发生正碰，则碰撞过程中m1和m2的总动量 为，在弹簧被压缩到最短的时刻，m2的速度为。 4,用水平力拉一个质量为m的物体，使它在水平面上从静止开始运动，物体与水平面间的动摩擦因素为μ。经过时间t后，撤去这个水平力，物体又经过2t停止运动，则拉力的大小为。 5,体重是60kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来，已知弹性安全带缓冲时间是1.2s，安全带长5m。则从开始跌下到安全带刚被拉直的过程中，重力的冲量为 N?s，安全带所受的平均冲力为 N。 6,一物体以20m/s的速度在空中飞行，突然由于内力的作用，物体分裂成质量为3：7的两块，在这一瞬间，大块物体以80m/s的速度向原方向飞去，则小块物体的速度大小是 m/s，方向是。7,甲、乙两溜冰者，质量分别为50kg和52kg，甲手里拿着一个质量为2kg 的球，两人均以2m/s的速度在冰面上相向滑行，甲将球抛给乙，乙再将
球抛给甲，这样抛接若干次后，乙的速度变为零，则甲的速度为 m/s。 8,用长为90cm，能承受最大拉力为10N的细绳，上端固定在天花板上，下端系一个m = 0.5kg的小球，静止在空中，今给球施加一个水平冲量后，悬绳即刻挣断，试求：此水平冲量至少为多少？（g取10m/s2） 9,质量为M的平板车以速度v0在光滑水平面上滑行，车旁有人将质量为m 的小木块无初速地轻放在车上，已知木块与平板车间的动摩擦因素为μ，平板车可以无限长。试求：⑴它们的共同速度为多少？⑵需经多长时间两者才能相对静止？ 10,平直的轨道上有一节车厢，车顶与另一平板车表面的高度差为1.8m。车厢以某一初速度v0做匀速运动，某一时刻正好与质量为车厢质量一半的平板车挂接，车厢顶上边缘处的一小球以速度向前抛出，如图所示，落到平板车上距车厢2.4m处，不计空气阻力，并设平板车原来是静止的。试求：v0为多少？ 11,如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，今将一 金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线左边，两者彼此绝缘， 当导线中的电流突然增大时，线框整体的受力情况为 A.受力向左 B.受力向右 C.受力向上 D.受力为零 12,如图所示，水平方向的匀强磁场宽为b，矩形线框宽度为a，当这一 闭合的导体框从磁场上方由静止开始下落，进入磁场时刚好做匀速运
练习十六 感生电动势 自感 一、选择题 1. 一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流(感应电流)，则涡流将： (A ) 减缓铜板中磁场的增加。 (B ) 加速铜板中磁场的增加。 (C ) 对磁场不起作用。 (D ) 使铜板中磁场反向。 2. 磁感应强度为B v 的均匀磁场被限制在圆柱形空间内，B v 的大小以速率d B /d t > 0变化，在磁场中有一等腰三角形ACD 导线线圈如图放置，在导线CD 中产生的感应电动势为1ε，在导线CAD 中产生的 感应电动势为2ε， 在导线线圈ACDA 中产生的感应电动势为ε。 则： (A ) 21εε?=，021=+=εεε。 (B ) 01>ε，02<ε，021>+=εεε。 (C ) 01>ε，02>ε，021ε，02>ε，012>?=εεε。 3. 自感为0.25H 的线圈中，当电流在(1/16)s 内由2A 均匀减小到零时，线圈中自感电动势的大小为： (A ) 7.8×10?3V 。 (B ) 2.0V 。 (C ) 8.0V 。 (D ) 3.1×10?2V 。 4. 匝数为N 的矩形线圈长为a 宽为b ，置于均匀磁场B v 中。线圈以角速度ω旋转，如图所示，当t = 0时线圈平面处于纸面，且 AC 边向外，DE 边向里。设回路正向ACDEA 。 则任一时刻线圈内感应电动势为 (A ) ?abNB ω sin ωt 。 (B ) abNB ω cos ωt 。 (C ) abNB ω sin ωt 。 (D ) ?abNB ω cos ωt 。 5. 用导线围成如图所示的正方形加一对角线回路，中心为O 点，放在轴线通过O 点且垂直于图面的圆柱形均匀磁场中。磁场方向垂直图面向里，其大小随时间减小，则感应电流的流向在四图中应为： 6. 如图所示，均匀磁场被局限在无限长圆柱形空间内，且成轴对称分布，图为此磁场的截面，磁场按d B /d t 随时间变化，圆柱体外一点P 的感应电场E i 应 (A ) 等于零。 (B ) 不为零，方向向上或向下。 (C ) 不为零，方向向左或向右。 (A ) (B ) (C ) (D ) × × × × × × × × × × ·P B v
第五节：感生电动势和动生电动势] [高效学习图解 感应电场感应电感生电动势感应电动势感应电流洛伦兹力动生电动势重难点高效突破[]： 重难点1 感生电动势 高效归纳：感生电场产生的感应电动势称为感生电动势。 思维突破：（1感生电场又称涡旋电场。它与静电场均能对电荷有作用力，但它是由变化的磁场激发，而不是由电荷激发，另外描述涡旋 电场的电线是闭合曲线。 （2）如图5-1A所示，若磁场增强时，电流表会发生偏转，由此可判断电路中产生了感生电场，图5-1 A 闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下定图5-1 B 向移动，产生感应电流。（3）变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关，如图5-1B所示，是磁场增强时，变化的磁场产生电场的示意图。 （4）感生电场方向的判断：感应电流方向（由楞次定律与右手螺旋定则）。 题型一、感生电场的特点
例1．如图5-2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的绝缘小球放在槽中，它的初速为V，磁感应强度的大小随时间均匀增大，（已知均匀变0化的磁场将产生恒定的感应电场）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 图5-2 D 小球受到的磁场力大小与时间成正 C磁场力对小球做了功 比思路分析：由楞次定律，此电场与小球初速度方向相同，由于小球带正电，电场力对小球做正功，小球的速度应该逐渐增大，向心力也会随着增大。另外洛仑兹力永远对运动电荷不做功，故C错。带电小球所受洛仑兹力F=qvB,随着速率的增大而增大，同时，B也正比于时间t,则F 于t不成正比，故D错误。 答案：B 规律技巧总结：本题的关键是要判断出磁感应强度的方向，感应电场对小球做正功，使 带电小球的动能不断增大，带电小球既受到电场力又受到磁场力的作用。 题型一、求感生电荷量2，环中磁场Ω2．有一面积为S=100cm的金属环，电阻R=0.1例过程所示，磁场方向垂直环面向里，从t至t变化规律如图5-321中，通过金属环的电荷量为多少？思路分析：因为B-t图象为一直线，故△ф也是均匀变化，5-3 图·Sф△=△BS=（B-B）12k.]xx[来源:Z。。S)(B?B12)C.01(?0 Q=t △t, I=E/R,I=Q/△由以上各式解得：E=△ф/:]来源[R)0.01C(答案：规律技巧总结：注意电荷量仅跟磁通量的变化量及电阻有关，与其它因素无关，这可以当作有用的结论使用。重难点2. 动生电动势。高效归纳：导体切割磁感线运动产生动生电动势。思维突破一：动生电动势的本质是自由电子在磁场中受
第11章 电磁感应 11.１ 基本要求 １理解电动势的概念。 ２掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，能熟练地应用它们来计算感应电动势的大小，判别感应电动势的方向。 ３理解动生电动势的概念及规律，会计算一些简单问题中的动生电动势。 ４理解感生电场、感生电动势的概念及规律，会计算一些简单问题中的感生电动势。 ５理解自感现象和自感系数的定义及物理意义，会计算简单回路中的自感系数。 ６理解互感现象和互感系数的定义及物理意义，能计算简单导体回路间的互感系数。 ７理解磁能（磁场能量）和磁能密度的概念，能计算一些简单情况下的磁场能量。 ８了解位移电流的概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。 11.２ 基本概念 １电动势ε：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所作的功，即 W q ε= ２动生电动势：仅由导体或导体回路在磁场中的运动而产生的感应电动势。 ３感生电场k E ：变化的磁场在其周围所激发的电场。与静电场不同，感生电场的电 场线是闭合的，所以感生电场也称有旋电场。 ４感生电动势：仅由磁场变化而产生的感应电动势。 ５自感：有使回路保持原有电流不变的性质，是回路本身的“电磁惯性”的量度。 自感系数L ：//m L I N I =ψ=Φ ６自感电动势L ε：当通过回路的电流发生变化时，在自身回路中所产生的感应电动势。
７互感系数M ：2112 12 M I I ψψ= = ８互感电动势12ε：当线圈２的电流2I 发生变化时，在线圈１中所产生的感应电动势。 ９磁场能量m W ：贮存在磁场中的能量。 自感贮存磁能：212 m W LI = 磁能密度m w ：单位体积中贮存的磁场能量22111 222 m B w μH HB μ=== １０位移电流：D d d I dt Φ= s d t ?=??D S ，位移电流并不表示有真实的电荷在空 间移动。但是，位移电流的量纲和在激发磁场方面的作用与传导电流是一致的。 １１位移电流密度：d t ?=?D j 11.３ 基本规律 １电磁感应的基本定律：描述电磁感应现象的基本规律有两条。 （１）楞次定律：感生电流的磁场所产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的改变。楞 次定律是判断感应电流方向的普适定则。 （２）法拉第电磁感应定律：不论什么原因使通过回路的磁通量（或磁链）发生变化，回路 中均有感应电动势产生，其大小与通过该回路的磁通量（或磁链）随时间的变化成正比，即 m i d dt εΦ=- ２动生电动势：()B B K A A i εd d ==???E l v B l ，若0i ε>,则表示电动势方向由A B →;若 0i ε<,则表示电动势方向B A → ３感生电动势：m K l s i d Φd εd d dt dt = ?=- =-? ?B E l S （对于导体回路） B K A i εd =?E l （对于一段导体） ４自感电动势：L dI εL dt =- ５互感电动势：12212d ΨdI εM dt dt =-=- ６麦克斯韦方程组
测定电源电动势和内阻 1. 实验原理 本实验的原理是闭合电路欧姆定律． 1) 具体方法 a) 利用实验图10-1所示电路，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读 出几组U 、I 值，由U ＝E －Ir ，可得：r I E U 11-=，r I E U 22-=，解之得： ?????? ?--=--=2112211221I I U U r I I U I U I E b) 利用如实验图10-1所示的电路，通过改变R 的阻 值，多测几组U 、I 的值(至少测出6组)，并且变化范围昼大些，然后用描点法在U －I 图象中描点作图，由图象纵截距找出E ，由图象斜率 r I E I U tan m ==??= θ找出内电阻，如实验图10-2 所示． ? 由于电源内阻r 很小，故电流表对电源而言要外接，不然的话， g R r r +=测，内阻测量的误差太大． ? 由于偶数误差的存在，方法(1)的结果可能存在较大的误差，因此在实验 中采取方法(2)处理数据． 2. 实验器材 电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池． 3. 实验步骤 1) 恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动 触头滑到使接入电阻值最大的一端．
2) 闭合开关S ，接通电路，记下此时电压表和电流表的示数． 3) 将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表 的示数． 4) 继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置，记下各位置对应的电压表和 电流表的示数． 5) 断开开关S ，拆除电路． 6) 在坐标纸上以U 为纵轴，以I 为横轴，作出U —I 图象，利用图象求出E 、r ． 4. 数据处理的方法 1) 本实验中，为了减小实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U 、 I 值，做U －I 图象，所得图线延长线与U 轴的交点即为电动势E ，图线斜率的值即 为电源的内阻r ，即m I E I U r = ??= ．如实验图10-2所示． 2) 应注意当电池内阻较小时，U 的变化较小，图象中描出的点呈现如实验图10-3(甲) 所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及做出的图线误差较大． 为此，可使纵轴不从零开始，如实验图10-3(乙)所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些．此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r ． 5. 实验误差分析 1) 偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U —I 图象时描点不很准确． 2) 系统误差 a) 电流表相对电源外接 如图，闭合电路的欧姆定律U=E-Ir 中的I 是通过电源的电流，而图1电路由于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）。设通过电源电流为I 真，电流表读数为I 测，电压表内阻为R v ，电压表读数为U ，电压表分流为I v ，由电路结构，
高中物理实验变压器、感生感应电动势 选择题 1、理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V 的电池上，则副线圈两端电压为（ ） A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V 2、理想变压器原、副线圈的电流为I 1、I 2，电压为U 1、U 2，功率为P 1、P 2，关于它们的关系，正确的是（ ） A.I 2由I 1决定 B.U 2与负载有关 C.P 1由P 2决定 D.U 1由U 2决定 3、一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈两端输入u 1=2202sin314t V 的交变电压时，下列说法正确的是（ ） A.副线圈两端电压为122 V B.副线圈接一10 Ω电阻时，原线圈中的电流为1 A C.副线圈接一10 Ω电阻时，原线圈中输入功率为10 W D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是2202 V 4、用理想变压器给负载R 供电，下列哪些办法可以减小变压器原线圈中的电流（ ） A ．增加原线圈的匝数 B ．增加副线圈的匝数 C ．减小负载电阻R 的数值 D ．增加负载电阻R 的数值 5、在图所示的电路中，理想变压器的变压比为2∶1，四个灯泡完全相同，若已知灯泡L 3和L 4恰能正常工作，那么（ ） A. L 1和L 2都能正常工作 B.L 1和L 2都不能正常工作 C.L 1和L 2中只有一个能正常工作 D.条件不足，无法判断 第5题图 第6题图 第7题图 第8题图 6、通电直导线与闭合线框彼此绝缘，它们处在同一平面内，导线位置与线框对称轴重合，为了使线框中产生如图3所示的感应电流，可采取的措施是（ ） A.减小直导线中的电流 B.线框以直导线为轴逆时针转动（从上往下看） C.线框向右平动 D.线框向左平动 7、如图，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△t ，则通过线框导线截面的电量是（ ） A.t R L BL ?21 B.R L BL 21 C.t L BL ?21 D.BL 1L 2 8、如图所示为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的电压，I 1为原线圈中的电流，则（ ） A ．保持U 1及P 的位置不变，K 由a 合到b 时，I 1将增大 B ．保持U 1及P 的位置不变，K 由b 合到a 时，R 消耗功率减小 C ．保持U 1不变，K 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大 D ．保持P 的位置不变，K 合在a 处，若U 1增大，I 1将增大
感生电动势和动生电动势问题探讨 物理科郑生 人教版高中物理教材“选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况”中，讲述了感生电动势和动生电动势问题，在讲到动生电动势中的非静电力问题时，讲了这样一句话：“非静电力与洛伦兹力有关”，这句话讲得很含糊，到底非静电力是不是洛伦兹力，如果不是，那么非静电力又是什么力？教材未作进一步阐述，笔者查阅与教材相配套的教师教学用书后发现，教材这样处理“主要是为了降低难度”，这是可以理解的，然而，这却导致了学生对这一问题产生了疑惑，搞不清非静电力是什么力，从而也搞不清动生电动势是如何产生的、非静电力是如何做功的、棒中能量是如何转化的、安培力与洛伦兹力之间是什么关系等问题。针对目前的现状，笔者认为有必要对相关问题进行深入探讨。 本文先回顾相关内容，再澄清错误认识。 如图所示，水平放置的导体框架，宽L=0.50m ，接有电阻R=0.20Ω，匀强磁场垂直框架平 面向里，磁感应强度B=0.40T.一导体棒ab 垂直框边跨放在框架上，并能无摩擦地在框架上滑动，框架和导体ab 的电阻均不计.当ab 以v=4.0m/s 的速度向右匀速滑动时，求： （1）ab 棒中产生的感应电动势大小； （2）维持导体棒ab 做匀速运动的外力F 的大小；υ 1 F 1=q υ1B F 2=q υ2B υ2 υ1F 1=q υ1B F 2=q υ2B υ2F 合F 外
υ1 F 1=q υ1B F 2=q υ2B υ2 +++ E F 电=q E 二、内容的回顾 1.教材中的内容 教材选修3-2第四章第5节在阐述“电磁感应现象中的洛伦兹力”问题时，给出了一个栏目“思考与讨论”，内容如下： 图1如图1，导体棒在匀强磁场中运动。 （1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由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）导体棒哪端的电势比较高？ （4）如果用导线把C 、D 两端连接到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流是沿什么方向的？ 在这一栏目之后，教材未作阐述就直接给出了结论：导体棒“相当于一个电源”，同时指出：“非静电力与洛伦兹力有关。”可见，教材中的阐述较简单。 2.某些资料中的内容 笔者翻阅了一部分教辅资料后发现，关于动生电动势中洛伦兹力的认识有错误，不妨列举两例： （1）在“创新方案?高中新课标同步创新课堂?物理（配人教版选修3-2）”中是这样说的：“导体在磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势叫动生电动势，它是由于导体中自由电子受到洛伦兹力作用而引起的，使自由电子做定向移动的非静电力就是洛伦兹力。” 该表述中的错误之处是：非静电力就是洛伦兹力。 （2）在“教材解析?高中物理?选修3-2”中是这样说的：“产生动生电动势的导体相当于电源，其中所谓的非静电力就是洛伦兹力，”“电动势的大小等于移动单位正电荷时洛伦兹力所做的功。” 该表述中的错误之处是：非静电力就是洛伦兹力，洛伦兹力做了功。 综合以上回顾可见，关于动生电动势中洛伦兹力的认识，现行教材进行了淡化处理，而部分教辅资料中则存在错误，加上部分教师对此也有模糊认识，从而导致教学中出现混乱局面，搞不清是怎么回事，教师如不及时澄清，势必影响后续知识的学习。 三、认识的澄清 1.洛伦兹力与非静电力的关系 -----F 外
高中阶段推导动生电动势的四种方法辨析 山东省邹城市第一中学物理组 陈霞（273500） 一、根据法拉第电磁感应定律推导 若导轨间距为l ，运动速度为v ，匀强磁场的磁感应强 度为B ，B 、l 、v 两两垂直，如图1所示，根据法拉第电磁感应定律Blv t t Blv t S B t E =??=???=??Φ=。 二、根据洛仑兹力与电场力平衡来推导 在磁感应强度为B 的匀强磁场中，直导线ab 以垂直磁场的速度v 匀速运动，导体中的自由电子也同样在磁场中做定向运动，因此会受到洛仑兹力的作用， evB F =洛，方向竖直向下，使电子向导线的b 端积聚，同时使a 端显出正电性， 从而产生一个向下的电场。当电场力与洛仑兹力达到平衡时，电荷停止积累，在a 、b 两端形成稳定的动生电动势。设此时ab 间的电势差为U ，则有eU evB U Blv l =?=。如果用导线将两端连起来，就产生了电流，运动的导线就是电源，洛仑兹力不断的把自由电子从电源的正极拉到负极，使电路里产生稳定持续的电流，洛仑兹力就是非静电力，U Blv =中的U 就是感应电动势E ，即E Blv =。 三、根据能量守恒定律推导 如图2所示，自由电荷随导体运动的速度为1v ，受到的洛 仑兹力为B ev F 11=，自由电子沿导体做定向移动的速度为2v ，受到的洛仑兹力B ev F 22=。1F 与2v 同向，做正功，2F 与1v 反向，做负功，但电子的合速度为v ，洛仑兹力的合力为evB F =，F 垂直v ，所以洛仑兹力总的不做功，即洛仑兹力并不提供能量，1F 做的正功与2F 做的负功，正好抵消。 1F 做正功使自由电子沿导体定向运动产生电能，2F 做负功，使自由电子沿导体运动方向的速度减小。从大量自由电子的宏观表现来看，阻力2F 的宏观表现就是安培力，外力必须克服安培力做功将其他形式的能量转化为电能。洛仑兹力起到能量传递的作用，并没有对外输出能量，这与洛仑兹力永不作功并不矛盾！ 当导体棒匀速运动时，回路中的电功率为P EI =，克服安培力做功的功率为× × × × × × × × × × × 图1 图2
恒定电流、电流密度和电动势 1. 选择题 题号：31511001 分值：3分 难度系数等级：1 1．两个截面积不同、长度相同的铜棒串联在一起，两端加有一定的电压V ，下列说法正确的是：（ ） A.两铜棒中电流密度相同 B. 两铜棒上的端电压相同 C.两铜棒中电场强度大小相同 D 通过两铜棒截面上的电流强度相同 答：D 题号：31512002 分值：3分 难度系数等级：2 2.在氢放电管中充有气体，当放电管两极间加上足够高的电压时，气体电离. 如果氢放电管中每秒有4?1018个电子和1.5?1018个质子穿过放电管的某一截面向相反方向运动，则此氢放电管中的电流为 (A) 0.40A. (B) 0.64A. (C) 0.88A. (D) 0.24A. 答：C 题号：31512003 分值：3分 难度系数等级：2 3.室温下,铜导线内自由电子数密度3281085.8-?=m n ,导线中电流密度26102-??=m A j ，则电子定向漂移速率为： (A) 14 104.1--??s m (B) 1 2 104.1--??s m (C) 12104.5-??s m (D) 15101.1-??s m 答：A 题号：31513004 分值：3分
难度系数等级：3 4．在铜导线外涂一银层后将其两端接入稳恒电源，则在铜线和银层中（ ） （A ）电流相等（B ）电流密度相等（C ）电场相等（D ）以上都不等 答：C 题号：31513005 分值：3分 难度系数等级：3 5．已知铜的密度33109.8-??=m kg m ρ，摩尔质量1 8.63-?=mol g M 。设铜导线通有电流密度26-?=mm A j 的电流，则电子的平均定向移动速度是（ ） （A ）141016.5--??s m （B ）141046.2--??s m （C ）141034.3--??s m （D ）141046.4--??s m 答：D 2. 判断题： 题号：31521001 分值：2分 难度系数等级：1 1、 电动势等于单位正电荷沿闭合电路运动一周， 电源内的静电场所做的功。（ ） 答：错。是非静电力 题号：31522001 分值：2分 难度系数等级：2 2．因为电流也有方向，所以它和电流密度矢量一样，也是矢量。（ ） 答：错。是标量 题号：31523003 分值：2分 难度系数等级：3 3．恒定电流场中的电流线是既无起点又无终点的闭合曲线，这叫做恒定电流的闭合性。（ ） 答：对 题号：31522004
动生电动势和感生电动势 法拉第电磁感应定律：只要穿过回路的磁通量发生了变化，在回路中就会有感应电动势产生。而实际上，引起磁通量变化的原因不外乎两条：其一是回路相对于磁场有运动；其二是回路在磁场中虽无相对运动，但是磁场在空间的分布是随时间变化的，我们将前一原因产生的感应电动势称为动生电动势，而后一原因产生的感应电动势称为感生电动势。 注意:动生电动势和感生电动势的名称也是一个相对的概念，因为在不同的惯性系中，对同一个电磁感应过程的理解不同： （1）设观察者甲随磁铁一起向左运动:线圈中的自由电子相对磁铁运动，受洛仑兹力作用，作为线圈中产生感应电流和感应电动势的原因。－动生电动势。 （2）设观察者乙相对线圈静止:线圈中的自由电子静止不动，不受磁场力作用。产生感应电流和感应电动势的原因是运动磁铁（变化磁场）在空间产生一个感应（涡旋）电场，电场力驱动使线圈中电荷定向运动形成电流。－感生电动势 一、动生电动势 导体或导体回路在磁场中运动而产生的电动势称为动生电动势。 动生电动势的来源: 如 图，运动导体内每个电子受到方向向上的洛仑兹力为： ；正负电荷积累在导体内建立电场 ；当 时达到动态平衡，不再有宏观定向运动，则导体 ab 相当一个电源，a 为负极（低电势），b 为正极（高电势），洛仑兹力 就是非静电力。 可以使用法拉第定律计算动生电动势：对于整体或局部在恒定磁场中运动的闭合回路，先求出该回路的磁通F 与t 的关系，再将对t 求导，即可求出动生电动势的大小。 （2）动生电动势的方向可由楞次定律确定。 二、感生电动势 处在 磁场中的静止导体回路，仅仅由磁场随时间变化而产生的感应电动势，称为感生电动势。 感生电场:变化的磁场在其周围空间激发一种电场，称之为感生电场。而产生感生电动势的非静电场正是感生电场。 感生电动势: 回路中磁通量的变化仅由磁场变化引起，则电动势为感生电动势 .若闭合回路是静止的，它所围的面积S 也不随时间变化。 感生电场与变化磁场之间的关系: （1）变化的磁场将在其周围激发涡旋状的感生电场，电场线是一系列的闭合线。 （2）感生电场的性质不同于静电场。 静电场 感生电场 场源 正负电荷 变化的磁场 力线 起源于正电荷，终止于负电荷 不闭合曲线 作用力 法拉第电磁感应定律 一、1、关于表达式t n E ??=φ 【公式在应用时容易漏掉匝数n ，变化过程中磁场方向改变的情况容易出错，并且感应电动势E 与φ、φ?、 t ??φ的关系容易混淆不清。】 2、应用法拉第电磁感应定律的三种特殊情况：（1）E=Blv, （2）ω2 2 1Bl E = ,（3）E=nBs ωsin θ（或E=nBs ωcos θ） 二、1、φ、φ?、 t ??φ同v 、△v 、 t v ??一样都是容易混淆的物理量
第五节 感生电动势和动生电动势 （一）知识与技能 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。 （二）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。 （三）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 感生电动势与动生电动势的概念。 教学难点 对感生电动势与动生电动势实质的理解。 教学方法 讨论法，讲练结合法 教学用具： 计算机，投影仪。 教学过程 （一）引入新课 教师：我们在恒定电流以章中学过电源和电动势。大家回顾一下，什么是电源？什么是 电动势？ 学生甲：电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。 学生乙：如果电源移送电荷q 时非静电力所做的功为W ，那么W 与q 的比值q W ，叫做电源的电动势。用E 表示电动势，则：q W E 教师：同学们回答得很好。 教师：电源有好多种，比如干电池、手摇发电机等。请分别说出这些电源中的非静电力
作用和能量转化情况。 学生：干电池中的非静电力是化学作用，把化学能转化为电能；手摇发电机的非静电力是电磁作用，把机械能转化为电能。 教师：不同的电源，非静电力可能不同，但从能量转化的角度看，他们所起的作用是相同的，都是把其他形式能转化为电能。从这个角度看，电源的电动势所描述的物理意义是什么？请举例说明。 学生：电动势描述了电源把其他形式能转化为电能的本领，即表征非静电力对自由电荷做功的本领。不如，干电池的电动势是1.5V，表示把1C正电荷从电源负极搬到正极，非静电力做功1.5 J，而蓄电池电动势是2.0V，表示把1C正电荷从电源负极搬到正极，非静电力做功2.0 J，我们说蓄电池把化学能转化为电能的本领比干电池大。 教师：同学们说得很好。 教师：在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。 （二）进行新课 1、感应电场与感生电动势 教师：投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回 路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生 定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间 激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。 教师：感生电场的方向应如何判断？ 提示：大家回想一下，感应电流的方向如何判断？电流的方向与电荷移动的方向有何关系？ 学生：感应电流的方向用楞次定律判定。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，感生电场的方向也可以用楞次定律判定。 教师：若导体中的自由电荷是负电荷，能否用楞次定律判定？ 学生：能。因为负电荷的运动可以等效为正电荷在反方向上的运动。 教师：下面通过例题看一下这方面的应用。
2020年高中物理精品教案：4-5感生电动势和动生电动势精编 版
第五节感生电动势和动生电动势 （一）知识与技能 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。 （二）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。 （三）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 感生电动势与动生电动势的概念。 教学难点 对感生电动势与动生电动势实质的理解。 教学方法 讨论法，讲练结合法 教学用具： 计算机，投影仪。 教学过程
（一）引入新课 教师：我们在恒定电流以章中学过电源和电动势。大家回顾一下，什么是电源？什么是电动势？ 学生甲：电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。 学生乙：如果电源移送电荷q 时非静电力所做的功为W ，那么W 与q 的比值q W ，叫做电源的电动势。用E 表示电动势，则：q W E 教师：同学们回答得很好。 教师：电源有好多种，比如干电池、手摇发电机等。请分别说出这些电源中的非静电力作用和能量转化情况。 学生：干电池中的非静电力是化学作用，把化学能转化为电能；手摇发电机的非静电力是电磁作用，把机械能转化为电能。 教师：不同的电源，非静电力可能不同，但从能量转化的角度看，他们所起的作用是相同的，都是把其他形式能转化为电能。从这个角度看，电源的电动势所描述的物理意义是什么？请举例说明。 学生：电动势描述了电源把其他形式能转化为电能的本领，即表征非静电力对自由电荷做功的本领。不如，干电池的电动势是1.5V ，表示把1C 正电荷从电源负极搬到正极，非静电力做功1.5 J ，而蓄电池电动势是2.0V ，表示把1C 正电荷从电源负极搬到正极，非静电力做功2.0 J ，我们说蓄电池把化学能转化为电能的本领比干电池大。
第五节：感生电动势和动生电动势 [高效学习图解] [ 重难点1 感生电动势 高效归纳：感生电场产生的感应电动势称为感生电动势。 思维突破：（1感生电场又称涡旋电场。它与静电场均能对电荷有作用力，但它是由变化的磁 场激发，而不是由电荷激发，另外描述涡旋 电场的电线是闭合曲线。 （2）如图5-1A 所示，若磁场增强时，电流表会 发生偏转，由此可判断电路中产生了感生电场， 闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下定 向移动，产生感应电流。 （3）变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关，如图5-1B 所示，是磁场增强时，变化的磁场产生电场的示意图。 （4）感生电场方向的判断：感应电流方向（由楞次定律与右手螺旋定则）。 题型一、感生电场的特点 例1．如图5-2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的绝缘小球放在 槽中，它的初速为V 0，磁感应强度的大小随时间均匀增大，（已知均匀变 化的磁场将产生恒定的感应电场）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 思路分析：由楞次定律，此电场与小球初速度方向相同，由于小球带正电，电场力对小球做正功，小球的速度应该逐渐增大，向心力也会随着增大。另外洛仑兹力永远对运动电荷不做功，故C 错。带电小球所受洛仑兹力F=qvB,随着速率的增大而增大，同时，B 也正比于时间t,则F 于t 不成正比，故D 错误。 答案：B 规律技巧总结：本题的关键是要判断出磁感应强度的方向，感应电场对小球做正功，使 图5-1 A 图5-1 B 图5-2 感应电流 感应电场 感应电流 洛伦兹力
X 高中阶段推导动生电动势的四种方法辨析 山东省邹城市第一中学物理组 陈霞(273500) 一、根据法拉第电磁感应定律推导 若导轨间距为运动速度为八匀强磁场的磁感应强 度为B, B 、 /、卩两两垂直，如图1所示，根据法拉第电 磁感应定律E = - = ^-^ = ^- = Blv o △/ A/ Ar 二、根据洛仑兹力与电场力平衡来推导 在磁感应强度为B 的匀强磁场中，直导线ab 以垂直磁场的速度v 匀速运动, 导体中的自山电子也同样在磁场中做定向运动，因此会受到洛仑兹力的作用, = evB ,方向竖直向下，使电子向导线的b 端积聚，同时使a 端显出正电性, 从而产生一个向下的电场。当电场力与洛仑兹力达到平衡时，电荷停止积累，在 a 、b 两端形成稳定的动生电动势。设此时ab 间的电势差为U,则有 evB = 〒 = U = Bl\，。如果用导线将两端连起来，就产生了电流，运动的导线就 是电源，洛仑兹力不断的把自山电子从电源的正极拉到负极，使电路里产生稳定 持续的电流，洛仑兹力就是非静电力，U = Blv 中的(/就是感应电动势E,即 E = Blvo 三、根据能量守恒定律推导 如图2所示，自由电荷随导体运动的速度为片，受到的洛 仑兹 力为Fi=e\\B,自由电子沿导体做定向移动的速度为 受到的洛仑兹 力几=ev.B.斤与八同向，做正功，F. 与片反向，做负功，但电子的 合速度为V,洛仑兹力的合力为 F = evB, F 垂直卩，所以洛仑兹力 总的不做功，即洛仑兹力 并不提供能量，仟做的正功与竹做的负功， 正好抵消。 FJ 故正功使自山电子沿导体定向运动产生电能，FJ 故负功，使自由电子沿 导体运动方向的速度减小。从大量自山电子的宏观表现来看，阻力耳的宏观表 现就是安培力，外力必须克服安培力做功将其他形式的能量转化为电能。洛仑兹 力起到能量传递的作用，并没有对外输出能量,这与洛仑兹力永不作功并不矛盾! 当导体棒匀速运动时，回路中的电功率为P = EI,克服安培力做功的功率为 X X X
2008高考物理复习 感生电动势和动生电动势 [学习目标] 1．知道感生电动势和动生电动势 2．理解感生电动势和动生电动势的产生机理 [自主学习] 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 。 [典型例题] 例1 如图1所示，在竖直向下的磁感应强度为B 的 匀强磁场中，有两根水平放置且足够长的平行金属导轨 AB 、CD ，在导轨的AC 端连接一阻值为R 的电阻，一根质 量为m 的金属棒ab ，垂直导轨放置，导轨和金属棒的电 阻不计。金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，若用恒力 F 沿水平向右拉导体棒运动，求金属棒的最大速度。 分析：金属棒向右运动切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则知，棒中有ab 方向的电流；再由左手定则，安培力向左，导体棒受到的合力减小，向右做加速度逐渐减小的加速运动；当安培力与摩擦力的合力增大到大小等于拉力F 时，加速度减小到零，速度达到最大，此后匀速运动，所以， m g BIL F μ+=， R BLV I = 22)(L B R mg F V μ-= 例2 如图2所示，线圈内有理想的磁场边界，当磁感应强度均 匀增加时，有一带电量为q ，质量为m 的粒子静止于水平放置的平 行板电容器中间，则此粒子带 ，若线圈的匝数为n ，线圈 面积为S ，平行板电容器的板间距离为d ，则磁感应强度的变化率 为 。 分析：线圈所在处的磁感应强度增加，发生变化，线圈中有感生电动势；由法拉第电磁感应定律得， t B t nS n E ????==φ ，再由楞次定律线圈中感应电流沿逆时针方向，所以，板间的电场强度方向向上。带电粒子在两板间平衡，电场力与重力大小相等方向相反，电场力竖直向上，所以粒子带正电。t B d qns d E q mg ??== q n s m g d t B =??
高中物理《电动势 闭合回路的欧姆定律》教学设计 教学目的： 一，帮助学生掌握电动势这一比较抽象的物理概念； 1，通过实例类比使学生了解电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量； 2，通过演示实验使学生理解电动势在数值上等于闭合回路中内、外电压之和； 3，通过实例分析使学生理解电动势的定义式ε=q w 非 中的w 非 是指非静电力移送电 荷所做的功。 二，应用能量守恒定律和焦耳定律推导出闭合电路的欧姆定律； 三，通过实验现象的分析，掌握新概念，培养学生观察、思考、归纳的逻辑思维能力； 四，使学生学会类比法、用比值法定义物理量等常见的物理方法。 教学重点：电动势的概念和闭合回路的欧姆定律。 教学难点：理解电动势表征的物理意义、电动势的定义式。 教具：干电池、伏打电池、铅蓄电池、叠层电池、小灯泡、手摇发电机、电容器、可调式高内阻电源、电压表（2只）、变阻箱、单刀开关（2个）、导线若干条、干电池供电的投影片、闭合电路电势变化情况图投影片、有关内外电压及总电压的数据记录表投影片、可调式高内阻电源内部结构和接线图投影片。 教学过程： 一，实例类比，新课引入 同学们，我们来观察几个常见的现象。 1，演示实验一：一个由小灯泡、开关、导线组成的简单电路。操作（1）：闭合开关，灯亮吗？（不亮，因为没有接上电源）；操作（2）：断开开关，接上干电池，再闭合开关，灯亮了。 设问：电路接通灯亮了，在这个过程中有没有能量的转化？（有）转化了什么形式的能量？（电能转化成光能）。电能又是从那里来的？（是干电池把化学能转化为电能） 2，演示实验二：用一台手摇发电机代替干电池。接通电路，灯亮吗？（不亮）；操作1：转动发电机手柄使发电机转动起来（灯亮了），使发动机转的更快（灯更亮了） 设问：灯亮了，光能是由电能转化来的，那么电能是从哪儿来的？用力转动手柄，消耗了什么能？（机械能） 不论是发电机还是电池，都可以把其他形式的能量转化成电能。从能量转化的角度来看，电源就是把其他形式的能转化为电能的一种装置。在初中，我们学过电源的作用是可
- 1 - 高中物理-法拉第电磁感应定律 动生和感生电动势教案 【学习目标】 1．知道磁通量变化率，能区别Φ、?Φ、t ??Φ； 2．理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式； 3．会用公式t n E ??Φ=与BLv E = 解决实际问题。 【要点导学】 1．磁通量Φ、磁通量的变化?Φ、磁通量的变化率 t ??Φ三者之间的联系和区别是什么? 2．公式t n E ??Φ=与BLv E =的适用范围？平均感应电动势和瞬时感应电动势的区别是什么？ 3．在电磁感应中穿过闭合电路的电量如何计算？ 【典型例题】 类型一 法拉第电磁感应定律的基本应用 【例1】(2013·江苏卷，13) 如图9-2-1所示, 匀强磁场中有 一矩形闭合线圈abcd ，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的匝 数N ＝100，边长ab ＝1.0 m 、bc ＝0.5 m ，电阻r ＝2 Ω.磁感应 强度B 在0～1 s 内从零均匀变化到0.2 T ．在1～5 s 内从0.2 T 均匀变化到－0.2 T ，取垂直纸面向里为磁场的正方向．求： (1)0.5 s 时线圈内感应电动势的大小E 和感应电流的方向； (2)在1～5 s 内通过线圈的电荷量q ； 图9-2-1
(3)在0～5 s内线圈产生的焦耳热Q. 【审题指导】(1)0～1 s内什么原因引起线圈中的磁通量发生变化？ __________________________________________________________________. (2)感应电动势的计算公式E＝________． (3)公式q＝It中的I应为电路中电流________值，如何计算电流I? (4)①公式Q＝I2rt中的I是恒定的还是变化的？ __________________________________________________________________. ②在0～5 s内线圈的电流一样吗？如何计算0～5内线圈产生的焦耳热？ __________________________________________________________________. 类型二、导体平动切割磁感线产生感应电动势 【例2】(2013·安徽卷，16)如图9-2-2所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37 °，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 Ω.一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2 kg，接入电路的电阻为1 Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8 T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为多少？(重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6) 图9-2-2 - 2 -