人教版高二 物理选修3-2 电磁感应现象的两类情况

【正确解答】选C、D。金属棒所受的安培力为:FA=BIL
B2L2v ,a F FA , 速度增大,安培力增大,则加速度减小,故
R
m
A错误。根据能量守恒知,外力F对ab做的功等于电路
中产生的电能以及ab棒的动能之和,故B错误。当ab棒
匀速运动时,外力做的功全部转化为电路中的电能,则
(4)动生电动势(切割磁感线产生的电动势)产生的原因 是导体内部的自由电荷受到洛伦兹力的作用。 ( )
提示:(1)×。麦克斯韦认为,磁场的变化在空间激发一 种电场,这种电场与是否存在闭合电路无关。 (2)√。导体处于变化磁场中时,导体中的自由电荷将 发生定向移动,产生感应电流,或者说导体中产生感应 电动势,其非静电力就是这种感生电场产生的。
cd。当用外力F拉动ab棒向右运动的过程中,cd棒将会
()
A.保持静止
B.向左运动
C.向右运动
D.向上跳起
【解析】选C。当用外力F拉动ab棒向右运动,根据右手 定则,在ab棒中产生从b到a的电流,则在cd棒中有从c到 d的电流,根据左手定则,cd棒受到向右的安培力,所以 cd棒将会向右运动。故C正确,A、B、D错误。
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.感生电场:英国物理学家麦克斯韦认为,_磁__场__变化时 会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,它不 是由电荷产生的,我们把它叫做感生电场。
2.感生电动势:_感__生__电__场__产生的感应电动势。 3.感生电动势中的非静电力:感生电场对_自__由__电__荷__的 作用。
R
于重力,线框做减速运动,随着速度的变化安培力也发生
变化,由牛顿第二定律可知加速度大小也发生变化,不

v
甲
B/T 2
1
0
t/s 0.5 1.0
乙
3. 如图甲所示，两根足够长的直金属导体 MN、PQ 平行放置在倾角为 θ 的 绝缘斜面上，两导轨间距为 L。M、P 两点间接有阻值为 R 的电阻。一根质 量为 m 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁 感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻 可忽略。让 ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们 之间的摩擦。 (1) 由 b 向 a 方向看到的装置如图乙所示，请在图中画出 ab 杆下滑过程中某 时刻的受力示意图； (2) 在加速下滑过程中，当 ab 杆的速 度大小为 v 时，求此时 ab 杆中的电流 及其加速度的大小； (3)求在下滑过程中，ab 杆可以达到的 最大速度。
感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用?
一个闭合电路静止于磁场中， 由于磁场强弱的变化，闭合电路 内产生了感应电动势。这种情况 下，哪一种作用是非静电力?
(1) 定义：变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电 场 ( 涡旋电场 )。 (2) 方向：就是感生电流的方向，用楞次定律判断。 (3) 电场线：是闭合的曲线。
47. 不是境况造就人，而是人造就境况。48. 你想成为幸福的人吗?但愿你首先学会吃得起苦。——屠格涅夫49. 成功的时候，都说是朋友。但只有母亲——她是失败时的伴侣。——郑振峄 50.在我们的一生中，没有人会为你等待，没有机遇会 为你停留，成功也需要速度 51.不论做什么事，都要相信你自己，别让别人的一句话将你击倒。人生没有对错，只有选择后的坚持，不后悔，走下去，走着走着，花就开了。52.吃别人吃不了的苦，忍别人受不了的气，付出比别人更多的，才 会享受的比别人更多。53.我们每个人的人生之舟都需要自己掌舵，自己掌控。懂得，是跌倒了依然会选择站起，失败了依然会选择重来，受伤了依然会选择坚强;懂得，是在黑暗中依然不迷失方向，在生死关头依然不乱了方寸，在灾难包围 中依然会微笑前行。54.思路清晰远比卖力苦干重要，心态正确远比现实表现重要，选对方向远比努力做事重要，做对的事情远比把事情做对重要。成长的痛苦远比后悔的痛苦好，胜利的喜悦远比失败的安慰好。55.再大的事，到了明天就是 小事，再深的痛，过去了就把它忘记，就算全世界都抛弃了你，——你依然也要坚定前行，因为，你就是自己最大的底气。56.人生路上常有风雨，需要一个好的心态。再难的路，只要不放弃，一直走下去，总会走到终点;再重的担子，笑着 是挑，哭着也是挑，又何必让自己难堪;再不顺的生活，撑一撑，也就过去了，笑容，最终会出现在脸上。57.最精美的宝石，受匠人琢磨的时间最长。最贵重的雕刻，受凿的打击最多。58.只有对过去既往不咎，才能甩掉沉重的包袱；只有能 够看轻自己，才能做到轻装上阵。只要不放弃，就没有什么能让自己退缩；只要够坚强，就没有什么能把自己打垮。59.学会驾驭自己的生活，即使困难重重，也要满怀信心的向前。不自怜不自卑不哀怨，一日一日过，一步一步走，那份柳暗 花明的喜乐和必然的抵达，在于我们自己的修持。真正想做成一件事，不取决于你有多少热情，而是看你能多久坚持。60.永远不要沉溺在安逸里得过且过，能给你遮风挡雨的，同样能让你不见天日。只有让自己更加强大，才能真正的撑起一 片天。61.人生中谁都有梦想，但要立足现实，在拼搏中靠近，在忍耐中坚持，别把它挂在嘴边，常立志者无志。62.人这一辈子，其实做不了几件事，所以想做的事就赶紧去做，并且尽量把它做到最好，这样才不会留下太多的遗憾和悔恨。 淡看人生苦痛，淡薄名利，心态积极而平衡，有所求而有所不求，有所为而有所不为，不用刻意掩饰自己，不用势利逢迎他人，只是做一个简单真实的自己。63.你所做的事情，也许暂时看不到成果，但不要灰心或焦虑，你不是没有成长，而 是在扎 64.无论你从事什么行业，只要做好两件事就够了：一个是专业、一个是人品。专业决定了你的存在，人品决定了你的人脉；剩下的就是坚持。65.给自己的三句话：一、年轻，什么都还来得及;二、不要纠缠于小事;三、你现在遇到的 事都是小事。66.生活只有两种选择：重新出发，做自己生命的主角；抑或停留在原地，做别人的配角。67.决定你的人生高度的，不是你的才能，而是你的人生态度！限制你的，从来就不是什么年龄，而是你的心态！68.水再浑浊，只要长久 沉淀，依然会分外清澄；人再愚钝，只要足够努力，一样能改写命运！69.人最大的对手，就是自己的懒惰；做一件事并不难，难的在于坚持；坚持一下也不难，难的是坚持到底；你全力以赴了，才有资格说自己运气不好；感觉累，也许是因 为你正处于人生的上坡路；只有尽全力，才能迎来美好的明天！70.有理想，有目标，攒足力量向前冲;有勇气，有信心，艰苦奋斗不放松;有恒心，有毅力，百折不挠不认输;加把劲，提提神，前途光明见曙光。71.想要体面生活，又觉得打拼 辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不到，又何必抱怨这个世界都和你作对？72.人生从来没有固定的路线，决定你能够走多远的，并不是年龄，而是你的努力程度。无论到了什 么时候，只要你还有心情对着糟糕的生活挥拳宣战，都不算太晚。迟做，总比不做好！73.任何打击都不应该成为你堕落的借口，你改变不了这个世界，但你可以改变自己，选择一条正确的路，坚定的走下去。74.也许你一生中走错了不少路， 看错不少人 ，承受了许多的叛逆，落魄得狼狈不胜， 但都无所谓，只要还活着，就总有盼望，余生很长， 何必慌张 75.这世界上，没有能回去的感情。就算真的回去了，你也会发现，一切已经面目全非回去的，只是存于心底的记忆。是的， 回不去了，所以，我们只能一直往前。76.鸡汤再有理，终究是别人的总结。故事再励志，也只是别人的经历，只有你自己才能改变自己。77.理想艰险，遇到再大的困难，想着为自己的理想奋斗，也不会选择放弃。即使在阴霾的云沙下，也 会想到苍天苏醒的风和日丽。即使在封闭的角落中也会让心灵驰骋在广阔的草原上。78.只要勇于去博，英勇去闯，就可闯出一片属于自己天地，以实现人生出色。不管结局能否完美，至少你享受拼搏的过程，就是人生的成功，就是胜者。79. 一个人想要优秀，你必须接受挑战！一个人想要尽快优秀，就要寻找挑战！80.人最大的对手，就是自己的懒惰；做一件事并不难，难的在于坚持；坚持一下也不难，难的是坚持到底；你全力以赴了，才有资格说自己运气不好；感觉累，也许 是因为你正处于人生的上坡路；只有尽全力，才能迎来美好的明天！81.每个人都有一行热泪，苦也要面对，因为坚强；每个人都有无言的伤，痛也要承受，因为成长。82.每一份坚持都是成功的累积！只要相信自己，总会遇到惊喜；每一种 生活都有各自的轨迹！记得肯定自己，不要轻言放弃；每一个清晨都是希望的开始，记得鼓励自己！83.我没有靠山，自己就是山！我没有天下，自己打天下！我没有资本，自己赚资本！这世界从来没有什么救世主。我弱了，所有困难就强了。 我强了，所有阻碍就弱了！活着就该逢山开路，遇水架桥。生活，你给我压力，我还你奇迹！.你要记得，在这个世界上，你是独一无二的，没人像你，你也不需要去代替谁。在你的人生舞台上，你是自己的主角，不需要去做谁

(2)如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就
会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电 流，或者说导体中产生了感应电动势. 图1
第6讲 电磁感应现象的两类情况
9
2.感生电场的方向
(1) 判断：假定存在闭合环形回路，回路中感应电流的方向
就表示感生电场的方向，判定方向要依据实际存在的或假 定存在的回路结合楞次定律和右手定则来进行. (2) 决定因素：感生电场是否存在仅取决于有无变化的磁场， 与是否存在导体及是否存在闭合回路无关.
第6讲 电磁感应现象的两类情况
3
1 预习导学
梳理·识记·点拨
2 课堂讲义
理解·深化·探究
3 对点练习
巩固·应用·反馈
第6讲 电磁感应现象的两类情况
4
预习导学 记·点拨
梳理·识
一、电磁感应现象中的感生电场
1.感生电场：磁场变化 时在空间激发的一种电场.
2.感生电动势：由 作用. 感生电场 3.感生电动势中的非静电力：就是 产生的感应电动势. 对自由电荷的 感生电场
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＝qvB，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，故B错；
第6讲 电磁感应现象的两类情况
12
v 向心力 F 向＝m ，其大小随速度先减小后增大， 因此挤压力 r FN 也不一定始终增大，故 A 错，正确答案为 C、D.
14
例2
如图 3 所示，可绕固定轴 OO′ 转动的正
方形线框的边长为L，不计摩擦和 空气阻力， 线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所 用的时间为 t ， ab 边的速度为 v ，设线框始终处 在竖直向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 试求： 图3

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预习导学
课堂讲义
对点练习
高中物理·选修3-2·人教版
第四章 电磁感应
第六讲
电磁感应现象的两类情况
目标定位预习导学课堂讲义对点练习目标定位
电磁感应现象的两类情况
1
知道感生电动势的产生以及与感生电场的联系，会判断感 理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方 向. 生电动势的方向并计算其大小 .
课堂讲义
电磁感应现象的两类情况
【例1】如图所示，内壁光滑， 磁场 水平放置的玻璃圆环内，有 E 增强 一直径略小于圆环直径的带 楞 正电的小球，以速率v0沿逆时 次 针方向匀速转动(俯视)，若 定 在此空间突然加上方向竖直 律 感生电场 向上、磁感应强度B随时间成 FN不总是增 方向顺时 正比例增加的变化磁场．设 大 针 运动过程中小球带电荷量不 水平方 当 小球先 v=0 变，那么( ) 向F合=F 此时 减速到 时 A．小球对玻璃圆环的压力一 向=0 FN=0 F =qvB 磁 零再反 定不断增大 ＝0 向加速 B．小球所受的磁场力一定不 F磁不总是增 断增大 大 C．小球先沿逆时针方向减速 F磁⊥v F磁不做功 运动，过一段时间后沿顺时 针方向加速运动 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习
变化 感生电场 感生电 场 [想一想]：感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如 何判断感生电场的方向？ 答案 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，感生电场的方向与感应电流 的方向相同．感生电场的方向可以用楞次定律和右手螺旋定则 判定． 二、电磁感应现象中的洛伦兹力 导体运动 洛伦兹力
课堂讲义
电磁感应现象的两类情况

B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下 看应为逆时针方向
C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下 看应为顺时针方向
D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场方向有如图中a所示的闭合环形回路，
B向上，均 匀增加时
―楞 定―次 律→
如图所示，L1＝0.5 m，L2＝0.8 m，回路总电阻为 R＝0.2 Ω，M＝0.04 kg，导轨光滑，开始时磁感应强度 B0 ＝1 T．现使磁感应强度以ΔΔBt ＝0.2 T/s 的变化率均匀地增大， 求当 t 为多少时 M 离开地面．(g 取 10 m/s2)
思路点拨：
回路中原磁场
感应电流
三、感生电动势与动生电动势的区别
物理量 感生电动势
比较内容
动生电场势
产生原因
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
移动电荷的非 感生电场对自由 导体中自由电荷所受洛伦
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 处于变化磁场中
做切割磁感线运动的导体
电源的部分
的线圈部分
物理量 比较内容
感生电动势
(2)要保持棒静止，使作用到棒上的力平衡，即水平拉力 等于棒受到的安培力：
F＝FA＝BIl＝(B0＋kt)krl2l＝krl3(B0＋kt1)．
答案： (1)kl2/r，棒中电流方向由b到a (2)(B0＋kt1)kl3/r
四、产生动生电动势时，洛伦兹力对导体棒中的自由电荷 是否做功？
不做功．当导体棒处于闭合回路中做切割磁感线运动时， 导体棒中产生感应电流，根据前面的讨论，我们知道，自由电 荷既随导体棒一起运动，又沿导体棒运动，其合运动与导体棒 成一定夹角，所以洛伦兹力与合运动方向垂直，如图所示，此 时洛伦兹力沿棒方向的分力就是非静电力，对自由电荷做正功， 但洛伦兹力的另一个分力垂直于导体棒且与切割运动的方向相 反，对自由电荷做负功，这两个分力的总功恰好为零．

如下图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨 ab、cd 的间距 L1＝0.5m，金属棒 ad 与导轨左端 bc 的距离 L2＝ 0.8m，整个闭合回路的电阻为 R＝0.2Ω，匀强磁场的方向 竖直向下穿过整个回路．ad 杆通过细绳跨过定滑轮接一 个质量为 m＝0.04kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁感应 ΔB 强度从零开始以 ＝0.2T/s 的变化率均匀地增大， 求经过 Δt 多长时间物体 m 刚好能离开地面？(g 取 10m/s2)
电磁感应现象中的感生电场
1.感生电场 (1)产生 英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：
变化 的磁场能在周围空间激发 电场 ， 这种电场与静电
场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫做感生电场．
(2)特点 感生电场线与磁场方向 垂直． 感生电场的强弱与磁 感应强度的 变化率 有关．
2．感生电动势 (1)感生电场的作用 感生电场对自由电荷的作用就相当于电源内部的非静 电力． (2)感生电动势 磁场变化时， 感应电动势是由 感生电场 也叫感生电动势． 产生的， 它
答案：A
(2011· 金华十校高二期末)如图所示，等腰梯形内分布 着垂直纸面向外的匀强磁场，它的底边在 x 轴上且长为 3L，高为 L， 底角为 45° .有一边长也为 L 的正方形导线框 沿 x 轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域，在 t＝0 时 刻恰好位于如图所示的位置． 若以顺时针方向为导线框中 电流正方向， 在下面四幅图中能正确表示导线框中电流和 位移关系的是( )
解析：在第 1s 内，由楞次定律可判定电流为正，其产 ΔΦ1 ΔB1 生的感应电动势 E1＝ ＝ S；在第 2s 和第 3s 内，磁 Δt1 Δt1 场 B 不变化，线圈中无感应电流；在第 4s 和第 5s 内，B 减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动 ΔΦ2 ΔB2S 势 E2＝ ＝ ， ΔB1＝ΔB2， 2＝2Δt1， E1＝2E2， 由 Δt 故 Δt2 Δt2 由此可知，A 项正确．

干电池：化学作用
非静电力
一个闭合电路静止于磁场中, 由于磁场强弱的变化,闭合电路内产生了感应电动势。 这种情况下,哪一种作用扮演了非静电力的角色?
一、理论探究感生电动势的产生
电流是怎样产生的？
自由电荷为什么会运动？
猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、
静电力或者是其他力。
磁场变强
使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的吗？
某某高中
第4章 第5节 电磁感应
电磁感应现象的两类情况
MUSIC CARNIVAL IN SUMMER
主讲人：
演讲时间：20XX
高二年级 选修3-2
仔细观察图片， 想一想电流是如何产生的？
你能根据能量守恒定律来 解释发电机发电的过程吗？ 结合上一节的知识， 想一想还有没有其他的产生感应电流的方式？
2.感生电动势：
（1）定义：由感生电场产生的感应电动势。
（2）感生电动势：
感生电场对自由电荷的作用
非静电力
3.应用实例
电子感应加速器：电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。
铁芯
线圈
电子束
环形真 空管道
3.应用实例
它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。 在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。 当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。 射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
××
× v×
×
×
_ _
×
×
_
D × × × × f
【拓展思考】
洛伦兹力做功吗？洛伦兹力不做功，是电场力做功，起到了能量转化的作用。
【典例3 】光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为v，MN长为L,不计其他电阻,求：

• 特别提醒： • 有些情况下，动生电动势和感生电动势具有 相对性。例如，将条形磁铁插入线圈中，如 果在相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运 动，产生的是动生电动势；如果在相对线圈 静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产 生感生电动势。
研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用。鸽 子体内的电阻大约为 103Ω，当它在地球磁场中展翅飞行时， 会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势。这样，鸽子体 内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方 向。若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为 0.5× 10－ 4T。鸽 子以 20m/s速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电 动势约为 导学号 12220077 ( )
• 2．感生电动势 • (1)感生电场的作用 • 感生电场对自由电荷的作用就相当于电源内 部的非静电力。 • (2)感生电动势 感生电场 • 磁场变化时，感应电动势是由__________产 生的，它也叫感生电动势。 • 3．感生电场的方向 •感应电流 磁场变化时，垂直磁场的闭合环形回路(可假 定存在)中_________的方向就表示感生电场 的方向。
• • • •
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＝0.3mV。
课堂情景切入
• 在电磁感应现象中，引起磁通量变化的原因 不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导 体运动引起磁通量变化而产生感应电动势， 如下图甲所示；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。
知识自主梳理
电磁感应现象中的感生电场
• 3．感生电动势与动生电动势的对比

3.对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解
(1)运动导体中的自由电子，不仅随导
体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定
向移动，如图4－5－5所示。因此，导体中的
电子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以电 子受到的洛伦兹力为F合＝ev合B，F合与合速 度v合垂直。
图4－5－5
(2)从做功角度分析，由于F合与v合垂直，它对电子不 做功，更具体地说，F合的一个分量是F1＝evB，这个分力 做功，产生动生电动势。F合的另一个分量是F2＝euB，阻 碍导体运动，做负功。可以证明两个分力F1和F2所做功的 代数和为零。结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是 起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力F2所 做的功通过另一个分力F1转化为能量。
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)导体棒运动切割磁感线产生感应电流。 (2)安培力做功与电阻R上产生的焦耳热的关系。
[解析] (1)初始时刻导体棒中感应电动势 E＝BLv0 ①
导体棒中感应电流 I＝ER
②
作用于导体棒上的安培力 F＝BLI
③
联立①②③得 F＝B2LR2v0，方向水平向左。
4．电子感应加速器就是利用感生
电场使电子加速的设备。电子
在两极间的环形真空室中，受
到其他约束始终沿逆时针方向
图4－5－2
做圆周运动。图4－5－2(a) 为感应加速器的侧视图，图4
－5－2(b)是真空室的俯视图。上、下为电磁的两个磁极，
电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，所产生的感应电
场使电子加速。若此时电磁铁中通有图示电流。当电磁铁
(1)E＝Blvsin θ是由E＝nΔΔΦt 在一定条件下推导出来的，若 B不变，则E＝Blvsin θ和E＝nΔΔΦt 是等效替代关系。