1、1（选修 3-2）电磁感应导学案第一节 划时代的发现一、学习目标1知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。2知道电磁感应、感应电流的定义。3领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。4领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。5以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。二、学习重点、难点学习重点：知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。学习难点：领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。三、自主学习(一)、奥
2、斯特梦圆“电生磁”-电流的磁效应阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。思考并回答以下问题：（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？（4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。(二)、法拉第心系“磁生电”-电磁感应现象阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。思考并回答以下问题：（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量
3、实验都是以失败告终，失败的原因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。（三）实例探究1、有关物理学史的知识2【例 1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（ ）A安培 B赫兹C法拉第 D麦克斯韦【例 2】发现电流磁效应现象的科学家是_，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_，发现电磁感应现象的科学家是_，发现电荷间相互
4、作用力规律的的科学家是_。2、对概念的理解和对物理现象的认识【例 3】下列现象中属于电磁感应现象的是（ ）A磁场对电流产生力的作用B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D电流周围产生磁场四、达标演练1、1831年8月29日，法拉第终于取得突破性进展。这次他用一个软铁圆环，环上绕两个互相绝缘的线圈A和 B，如图4所示，他在日记中写道：“使一个有10对极板，每板面积为4平方英寸的电池充电。用一根铜导线将一个线圈，或更确切地说把B边的线圈的两个端点连接，让铜线通过一个距离，恰好经过一根磁针的上方（距铁环3英尺远）然后把电池连接在A边线圈的两端；这时立即观察到磁针的效应，它振
5、荡起来，最后又停在原先的位置上，一旦断开A边与电池的连接，磁针再次被扰动。 ”(以上载自郭奕玲 沈慧君所著物理学史，清华大学出版社)在法拉第的这个实验中， （1）电路的连接是：A 线圈与 ，B线圈 。法拉第观察到的现象是： （2）线圈与电源接通时，小磁针 ，说明另一个线圈中产生了 。并且最后小磁针又 。第 2 节 探究电磁感应的产生条件一、学习目标1知道产生感应电流的条件。2会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。3学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法.4通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。3二、学习重点、难点学习重点：通过
6、实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。学习难点：感应电流的产生条件。三、自主学习(一)、感应电流产生的条件1、实验一：闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线，探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系.实验二：向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出，探究磁铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系2、模仿法拉第的实验：通电线圈放入大线圈或从大线圈中拔出，或改变线圈中电流的大小（改变滑线变阻器的滑片位置） ，探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系(二)、分析论证：实验一：磁场强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化；实验二： 磁铁插入线圈时，线圈的面积不变，但磁场由弱变强；磁铁从
7、线圈中抽出时，线圈的面积也不改变，磁场由强变弱；实验三： 通电线圈插入大线圈时，大线圈的面积不变，但磁场由弱变强；通电线圈从大线圈中抽出时，大线圈的面积也不改变，但磁场由强变弱；当迅速移动滑线变阻器的滑片，小线圈中的电流迅速变化，电流产生的磁场也随之而变化，而大线圈的面积不发生变化，但穿过线圈的磁场强度发生了变化。【归纳总结】：4（三）实例探究【例题 1】关于感应电流,下列说法中正确的是( )A只要闭合电路内有磁通量 ,闭合电路中就有感应电流产生B穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生C线框不闭合时,即使穿过线圈的磁通量发生变化 ,线圈中也没有感应电流D只要电路的一部分作
8、切割磁感线运动 ,电路中就一定有感应电流【同类变式 2-1】下列关于感应电流产生的说法中，正确的是：（ ）A、只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流产生；B、只要闭合导线做切割磁感线的运动，导线中就一定有感应电流产生；C、闭合电路的一部分导体，若不做切割磁感线的运动，则闭合电路中就一定没有感应电流；D、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就一定有感应电流。【例题 2】如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面,在下列情况中线圈产生感应电流的是( ).A.导线中电流强度变大 B.线框向右平动C.线框向下平动 D.线框以 ab 边为轴转动【同类变式
9、 2-2】矩形闭合线圈平面跟磁感线方向平行 ,如图所示.下列情况中线圈有感应电流的是( ).A.线圈绕 ab 轴转动B.线圈垂直纸而向外平动C.线圈沿 ab 轴下移D.线圈绕 cd 轴转动【例题 3】如图所示,一闭合金属环从上而下通过通电的长直螺线管,b 为螺线管的中点,金属环通过 a、b、c 处时,能产生感应电流的是_.【同类变式 2-3】如图所示，一个矩形线框上有一电流计G，它们从一理想匀强磁场区域的上方自由下落，线圈平面与磁场方向垂直，在线圈下落的、三个位置中下列说法中正确的是（ ）A.只在位置时有感应电流 GGGG5B.只在位置时有感应电流C.只在位置时有感应电流 D.只在位置时无感应
10、电流 【例题 4】如图所示，用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合，哪几种组合中，切断直导线中电流时，闭合回路中会有感应电流产生？（ ）【同类变式 2-4】如图所示,有一正方形闭合线圈 ,在足够大的匀强磁场中运动.下列四个图中能产生感应电流的是图( ) 【例题 5】如图所示,一有限范围的匀强磁场,宽为 d.一个边长为 l 正方形导线框以速度 v 匀速地通过磁场区.若 dl,则在线框中不产生感应电流的时间就等于( ) A. B.dvlC. D.l2【同类变式 2-5】如图所示，一有限范围的匀强磁场。宽度为d，将一个边长为 L 的正方形导线框以速度 V 匀速通过磁场区域区域，若 dL，则在
11、线框中不产生感应电流的时间应为等于：（ ）A.d/v B、L/v； C.（Ld）/v； D.（L2 d）/v 。四、达标演练1、关于电磁感应，下列说法中正确的是A 导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流B 导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流C 闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定会产生感应电流D 穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流。 A B C D62、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流A 线圈沿自身所在的平面做匀速运动B 线圈沿自身所在的平面做加速直线运动C 线圈
12、绕任意一条直径做匀速转动D 线圈绕任意一条直径做变速转动3、如图，开始时距形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场外，另一半在匀强磁场内，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是A 以 ab 为轴转动B 以 oo/为轴转动C 以 ad 为轴转动（转过的角度小于 600）D 以 bc 为轴转动（转过的角度小于 600）4、如图，距形线圈 abcd 绕 oo/轴在匀强磁场中匀速转动，下列说法中正确的是（ ）A 线圈从图示位置转过 90的过程中，穿过线圈的磁通量不断减小B 线圈从图示位置转过 90的过程中，穿过线圈的磁通量不断增大C 线圈从图示位置转过 180的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化
13、D 线圈从图示位置转过 360的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化5、电磁感应现象中能量的转化：在电磁感应现象中，能量转化和守恒定律同样适用，由于机械运动而产生感应电流时，感应电流的电能是由外界的 能量转化为 能。无机械运动而产生的感应电流，感应电流的电能是由产生变化的电路中的电能转化而来的。6、如图所示线圈两端接在电流表上组成闭合回路。在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是（ ）A.线圈不动，磁铁插入线圈 B.线圈不动，磁铁从线圈中拔出C.磁铁不动，线圈上、下移动 D.磁铁插在线圈内不动7、一均匀扁平条形磁铁与一线圈共面，磁铁中心与圆心 O 重合( 如图)下列运动中能使线圈中产生感应电流的
14、是（ ） AN 极向外、S 极向里绕 O 点转动BN 极向里、S 极向外，绕 O 点转动C在线圈平面内磁铁绕 O 点顺时针向转动NSO7D垂直线圈平面磁铁向纸外运动8、如图所示，矩形线框与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是 （ ）A.以 bc 为轴转动 45 B.以 ad 为轴转动 45C.将线圈向下平移 D. 将线圈向上平移9、有一金属圆环与一根带绝缘层的长直导线放在同一平面内，且直导线与环的直径重合，如图所示，当直导线内通以均匀增加的电流时，圆环内将 （填有、无）感应电流。将金属圆环向右移动时 （填有、无）感应电流。10、如图，AB 两环共面同心
15、，A 环上均匀带有负电荷，当 A 环逆时针加速转动时，B 环中 （填有、无）感应电流。当 A 环顺时针匀速转动时 （填有、无）感应电流。11、线圈在长直导线电流的磁场中，做如图所示的运动，A 向右平动；B 向下平动；C 绕轴转动（ad 边向外） ；D 从纸面向纸外平动，那么能产生感应电流的有 12、 、 试用笔线代替导线连好本节课实验二的电路图：A BIIb cdab cdab cdab cda(A) (B) (C) (D)G _+dbca8第三节 法拉电磁感应定律一、学习目标1知道什么叫感应电动势。2知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别 、 、E= /t。3理解法拉第电磁
16、感应定律内容、数学表达式。4知道 E=BLvsin 如何推得。5会用 E=n/t 和 E=BLvsin 解决问题。二、学习重点和难点：法拉第电磁感应定律，平均电动势与瞬时电动势区别。三、自主学习(一)、法拉第电磁感应定律及数学表达式：回路中的感应电动势的大小和 成正比。E= 1、要严格区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率。2、磁通量的变化率与匝数的多少无关。3、由 /t 算出的通常是时间 t内的 ，一般不等于初态与末态电动势的平均值。4、若 由磁场的变化引起，则 /t常用 来计算。5、若 是由回路面积的变化引起，则 /t常 用 来计算。6、感应电量：在 t时间内通过电路中某一横截面的电量
17、 q= (二)、导体平动切割磁感线运动时的感生电动势设矩形线框 abcd 放在磁感应密度为 B 的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直，线框可动部分 ab 以速度 v 向右运动，在时间 t内由原来的位置 ab 移到 a1b1，此刻线框面积的变化量 S。如图所示：则：SLvt =BS=BLvtE= =BLvt讨论：若 vL，但与 B 成 角（如图） ，则将 v 正交分解。v1vsin（对切割有贡献）v2vcos（对切割无贡献）EBL v 1 E=Blvsinvv tabd a1cLb1GBvv2v19讨论上式的物理意义，特别是强调 的含义。说明：1、法拉第电磁感应定律 E= n 中， 表示在 t时间
18、内磁通量的平均变tt化率，E 是在 t时间内平均感应电动势， n 是线圈的匝数。( 若 均匀变化，则平均感生电动势等于瞬时感生电动势)。2、公式 E=BLvsin是法拉第电磁感应定律的一种特殊情形，也是电磁感应现象中最常用的公式。（1）式中 B 与 L 垂直，V 与 L 垂直， 是 V 与 B 的夹角。（2）式中 B 为匀强磁场的磁感应强度（或在切割导体所在区域大小相同） ，L 为导体在磁场中的有效长度。（3）当 V 是导体的平均速度时， E 是平均感应电动势，当 V 是导体的瞬时速度时，E 是瞬时感应电动势。3、/t 和 是一致的，前者是一般规律，后者是法拉第电磁感应定律在lv导体切割磁感线
19、时的具体表达式。在中学阶段，前者一般用于求平均值，后者用于求瞬时值。4、 若切割速度 V 不变， 为恒定值；若切割速度为即时速度，则 为瞬时电动势。（三）实例探究【例题 1】如下图所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用 0.05s，第二次用 0.1s。设插入方式相同，试求：（1）两次线圈中的平均感应电动势之比？（2）两次线圈之中电流之比？（3）两次通过线圈的电荷量之比？（4）两次在 R 中产生的热量之比？【同类变式 3-1】有一面积为 S=100cm2 的金属环，电阻 R=0.1，环中磁场变化规律如下图所示，磁场方向垂直环面向里，在 t1 到 t2 时间内，通过金属环的电荷量是多少？ 1
20、0【例题 2】如下图所示，是一个水平放置的导体框架，宽度 L=1.50m，接有电阻R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度 B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab 跨放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体 ab 电阻均不计，当 ab 以 v=4.0m/s 的速度向右匀速滑动时，试求：（1）导体 ab 上的感应电动势的大小（2）回路上感应电流的大小【同类变式 3-2】如下图所示，导线全部为裸导线，半径为 r 的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为 B。一根长度大于 2r 的导线MN 以速度 v 在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为 R，其余电阻忽略不计
21、。试求 MN 从圆环的左端滑到右端的过程中电阻 R 上的电流强度的平均值和最大值以及通过的电量。【例题 3】如下图所示，有一匀强磁场 B=1.010-3T，在垂直磁场的平面内，有一金属棒 AO，绕平行于磁场的 O 轴顺时针转动，已知棒长L=0.20m，角速度 =20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？11【同类变式 3-3】 一导体圆环的电阻为 4，半径为 0.05m，圆环平面垂直匀强磁场，如图所示放置磁感应强度为 4T，两根电阻均为 2的导线 Oa 和 Ob， Oa 固定，a 端 b 端均与环接触，Ob 以 4rad/s的角速度逆时针沿圆环转动求：当 Ob 的 b 端从 a 端滑过18
22、0时，通过导线 Oa 中的电流是多少？【例题 4】如图，边长为 a 的正方形闭合线框 ABCD 在匀强磁场中绕 AB 边匀速转动，磁感应强度为 B，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过 t 时间转过 1200 角，求：（1）线框内感应电动势在时间 t 内的平均值。（2）转过 1200 角时感应电动势的瞬时值。【同类变式 3-4】如图所示，矩形线圈由 100 匝组成，ab 边长 L1=0.40m，ad 边长L2=0.20m，在 B=0.1T 的匀强磁场中,以两短边中点的连线为轴转动,转速 n=50r/s求：（1）线圈从图（a）所示的位置起，转过 180 的平均感应电动势为多大？（2）线圈从图
23、（b）所示的位置起，转过 180 的平均感应电动势为多大？12四、达标演练1当线圈中的磁通量发生变化时，则（ ）A线圈中一定有感应电流B线圈中一定有感应电动势C，感应电动势的大小与线圈电阻无关D如有感应电流，其大小与线圈的电阻有关2闭合电路中产生感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比？（ ）A磁通量 B磁感应强度C磁通量的变化率 D磁通量的变化量3一个 N 匝的圆形线圈，放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线圈平面跟磁场平面成 30 角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法可使线圈中感应电流增加一倍的是（ ）A将线圈匝数增加一倍 B将线圈面积增加一倍C将线圈
24、半径增加一倍 D适当改变线圈的取向4在竖直向下的匀强磁场中，一根水平放置的金属棒沿水平方向抛出，初速度方向和棒垂直，若棒在运动过程中始终保持水平，则棒两端产生的感应电动势将（ ）A.随时间增大 B.随时间减小C.不随时间变化 D.难以确定5如图所示，电阻为 R 的金属棒，从图示位置分别以速率 v1，v 2 沿电阻不计的光滑轨道从 ab 匀速滑到 a/b/处，若 v1v2=12，则在两次移动过程中（ ）A回路中感应电流强度 I1I2=12B回路中产生热量 Q1Q2=12C回路中通过截面的总电量 q1q2=12D金属棒产生的感应电动势 E1：E 2=126.如图所示，MN 为水平面内的平行金属导轨
25、，导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，ab、 cd 两根导体棒长为 L，并以相同的速度13V 匀速运动，导轨间电阻为 R，则 MN 间电压为 ，通过 R 的电流强度为 。7如图，匀强磁场的磁感应强度 B=0.2T，方向竖直向下，磁场内有一根长 L=0.2m的金属丝，其一端拴一金属球 A，另一端悬于 O 点，若使小球 A 以 =7rad/s的角速度作圆锥摆运动，且金属丝和竖直方向成 300 角，则金属丝 OA 中产生的感应电动势多大？ 8如图所示，在一个匀强磁场中，有两个用粗细相同的同种金属导线制成的闭合圆环 a 和 b，它们半径之比为2：1，线圈平面与磁场方向垂直如果匀强磁场的磁感应
26、强度随时间均匀增大，则 a、b 环中感应电流之比为多少？感应电流电功率之比为多少？9固定在匀强磁场中的正方形导线框 abcd，各边长为 L，其中 ab 是一段电阻为 R的均匀电阻丝，其余三边电阻可忽略的铜线磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里现有一与 ab 段的材料粗细、长度都相同的电阻丝 PQ 架在导线框上，如图所示，以恒定速度 V 从左向右匀速运动，当 PQ离 ad L 时，PQ 上的电流强度是多大？方向如31何？10一个匝数为 n=100 匝，边长 L=10 厘米的正方形闭合线圈的总电阻 r=10，将这个线圈垂直于磁场放置，在磁感应强度 B 随时间 t 作周期性变化的磁场中，磁场的变
27、化情况如图所示，则经 1 分钟，该线圈中产生的热量为多少焦耳？ OA300110 1 2 3 4 5 6 7B (T)t10-2(s)14第四节 楞次定律一、学习目标1掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。2培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。3能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向4掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。二、学习重点和难点：学习重点：1楞次定律的获得及理解。2应用楞次定律判断感应电流的方向。3利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。学习难点：楞次定律的理解及实际应用。三、自主学习（一）楞次定律的实验实验探究1
28、实验实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向分析：(甲)图：(乙)图：(丙)图：(丁)图：通过上述实验，认识到：凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化2、实验结论：楞次定律- （二）楞次定律的应用1正确理解楞次定律中的“阻碍”的含义(1)谁阻碍谁？15(2)阻碍什么？(3)如何阻碍？(4)结果如何？2、应用楞次定律判定感应电流的步骤（三）右手定则当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，如何应用楞次定律判定感应电流的 如果磁通量的
29、变化是由导体切割磁感线引起的，感应电流的方向可以由右手定则来判断。右手定则的内容：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。（四）实例探究【例题 1】如图所示,有一正方形闭合线圈,在足够大的匀强磁场中运动.下列四个图中能产生感应电流的是图( ). 【同类变式 4-1】如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面,在下列情况中线圈产生感应电流的是().(A)导线中电流强度变大 (B)线框向右平动(C)线框向下平动(D)线框以 ab 边为轴转动【例题 2】如图所示，导体棒 ab
30、沿轨道向右匀速滑动，判断 ab 中感应电流方向，并指出 a、b 两点中，哪一点电势高？ 【同类变式 4-2】如图 1 所示匚形线架 ABCD 上有一根可以无摩擦滑动的导线 ab，左侧有通电导线 MN，电流方向由 N 到 M，若将线框置于匀强磁场中，则（ G abcdB16）(A)ab 边向右运动时，导线 MN 与 AB 边相互吸引(B)ab 边向左运动时，导线 MN 与 AB 边相互吸引(C)ab 边向左运动时，导线 MN 与 AB 边相互排斥(D)ab 边向右运动时，导线 MN 与 AB 边相互排斥【例题 3】两个同心导体环。内环中通有顺时针方向的电流。外 环中原来无电流。当内环中电流逐渐增
31、大时，外环中有无感应电流？方向如何？【同类变式 4-3】如图所示，两个大小相等互相绝缘的导体环，B 环与 A 环有部分面积重叠，当开关 S 断开时（ ）A.B 环内有顺时针方向的感应电流 B.B 环内有逆时针方向感应电流C.B 环内没有感应电流 D.条件不足，无法判定【同类变式 4-4】如图所示，一定长度的导线围成闭合的正方形线框，使框面垂直于磁场放置，若因磁场的变化而导致线框突然变成圆形，则：（ ）A因 B 增强而产生逆时针的电流；B因 B 减弱而产生逆时针的电流；C因 B 减弱而产生顺时针的电流；D以上选项均不正确。【例题 4】如图当磁铁运动时，流过电阻的电流是由 A经 R 到 B，则磁铁
32、可能是：( )A、向下运动；B、向上运动；C、向左运动；D、以上都可能【同类变式 4-5】如图，当一水平放置的线圈由一竖直放置的条形磁SN ABRSN17铁的正上方由静止释放，则在接近磁铁但未到达磁铁的过程中，从上向下看，线圈中的电流方向是（ ）A、顺时针； B、逆时针；C、没有电流； D、无法判断；【例题 5】如图，光滑平行金属导轨置于水平面上，AB、CD 两导体直棒相互平行横置于导轨上，匀强磁场方向竖直向上，当导体棒AB 向右移动时，CD 将如何运动？【同类变式 4-6】如图所示，导体 ab、cd 垂直放在水平放置的平行导轨上，匀强磁场方向竖直向上穿过导轨所在平面，导体与导轨间动摩擦因数为
33、如果导体 ab 向左匀速运动时，则导体 cd：(A)可能向左运动； (B)一定向左运动；(C)一定向右运动； (D)不可能静止四、达标演练1、根据楞次定律知感应电流的磁场一定是：（ ）A、阻碍引起感应电流的磁通量； B、与引起感应电流的磁场反向；C、阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D、与引起感应电流的磁场方向相同2、在赤道上空，一根沿东西方向的水平导线自由落下，则导线上各点的电势是：（ ）A、东端高； B、西端高； C、中点高； D、各点电势一样高。3、如图所示金属矩形线圈 abcd，放在有理想边界（虚线所示）的匀强磁场中，磁感应强度为 B，线圈平面与磁场垂直，线圈做下面哪种运动的开始瞬间可使
34、 ab 边受磁场力方向向上： （ ）A、向右平动； B、向左平动； C、向下平动； D、绕 ab 轴转动。4、如图所示，插入金属环 B 中的 A 是用毛皮摩擦过的橡胶a bcdACBDB18圆棒(截面如图所示)，由于橡胶绕轴 o 转动，金属环 B 中产生了顺时针方向的电流。那么 A 棒的转动是（ ）A、逆时针匀速转动 B、逆时针减速转动C、顺时针匀速转动 D、顺时针减速转动5、如图所示，试判断当开关闭合和断开时，上方线圈中的电流方向6、如图，要使线圈中产生如图的感应电流，条形磁铁应靠近还是远离线圈运动，为什么？试用楞次定律进行说明。7、如图所示，电阻不计的光滑平行金属轨道放在与它的平面垂直的匀
35、强磁场中。有一根长 1m、电阻 0.25的金属棒 ab 在外力作用下，以速度 V 向右匀速运动，磁感应强度 B = 0.5T，R = 0.75，电压表示数为 3.75V，求：外力 F 的大小、方向和金属棒 ab 的速度的大小？8、如图所示，竖直导轨宽度 L = 0.1m，电路的总电阻 R = 1，金属棒被释放后向下滑动的最大速度为 2.5m/s。匀强磁场的磁感应强度为 2T，求金属棒的质量。VabR NSR19第五节 感生电动势、动生电动势一、学习目标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、学习重点、难点学习重点：感生电动势与动生电动势的概念。学习难点：对感生电动势与动
36、生电动势实质的理解。三、自主学习（一）感生电动势如图所示，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？(1)感生电场：由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。(2)感生电动势：概念：感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力，由感生电场而产生的电动势叫做感生电动势；计算公式： 。stBnE（二）洛伦兹力与动生电动势思考与讨论：1、如图所示，导体棒 CD 在均匀磁场中运动。(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。(2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否也
37、会沿着导体棒一直运动下去？为什么？(3)导体棒的哪端电势高？(4)如果用导线 C、D 两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？请写出你的结论：(1)_(2)_(3)_20(4)_一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。2、如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。3、安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力不做功，而安培力在这里做了负功，这不矛盾吗？请分析右图，洛伦兹力及其两个分力已经在图中标出，哪个力对应安培力？哪个力对应电动势的非静电力？（三）实例探究【例题 1】如图所示，在宽为 0
38、.5m 的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r=0.6的直导体，在导轨的两端分别连接两个电阻 R1=4、R 2=6，其它电阻不计。整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强度 B=0.1T。当直导体在导轨上以 V=6m/s 的速度向右运动时, 求:直导体棒两端的电压和流过电阻 R1和 R2 的电流大小。【变式训练 5-1】如图所示，在宽为 L 的水平平行光滑导轨上垂直导轨放置一个直导体棒 MN，在导轨的左端连接一个电阻 R，其它电阻不计，设导轨足够长。整个装置处在垂直导轨竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。当直导体棒受到一个垂直导轨水平向右的恒力 F 作用由静止开始在导轨上向
39、右运动时，试确定直导体棒的运动情况及其最大速度 Vm。R1 R2VR MNF21【例题 2】如图所示，用带有绝缘外皮的导线制成一个圆环，环内用完全相同的导线折成一个圆内接正四边形，把它们放在一个均匀变化的磁场中，已知圆环中产生的感应电流为 mA，试求内接正四边形中产生的感应电流为多大？（设圆环内及正四边形的电流磁场不影响外磁场的变化）【变式训练 5-2】一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中的感应电流增加一倍，下述方法可行的是：（ ）A、使线圈匝数增加一倍B、使线圈截面积增加一倍C、使线圈匝数减少一半D、使磁感应强度的变化率增大一倍【例题 3】如图所示，长
40、 宽 的矩形线圈电阻为 ，处于磁感应强度为 的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直求：将线圈以向右的速度 匀速拉出磁场的过程中，拉力 F 大小 拉力的功率 P拉力做的功 W 线圈中产生的电热 Q通过线圈某一截面的电荷量 q22【变式训练 5-3】如图甲所示，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中有固定的金属框架ABC，已知B ，导体棒 DE 在框架上从 B 点开始在外力作用下，沿垂直 DE 方向以速度 v 匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路。设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为 R，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流 I 和电功率 P 随时间 t 变化的下列四个
41、图像中可能正确的是图乙中的 （ ）A B C D【例题 4】两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为 l，导轨上面横放着两根导体棒 ab 和 cd，构成矩形回路，如图 5 所示，两根导体棒的质量皆为 m，电阻皆为 R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为 B，设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒 cd 静止，棒 ab 有指向棒 cd 的初速度0（见图） 。若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热量是多少。（2）当 ab 棒的速度变为初速度的 时，cd43棒的加速度是多少？【变式训练 5-4】MN 与
42、 PQ 为足够长的光滑金属导轨，相距 L=0.5m，导轨与水平方向成 =30放置。匀强磁场的磁感应强度B=0.4T，方向与导轨平面垂直指向左上方。金属棒 ab、cd 放置于导轨上（与导轨垂直） ，质量分23别为 mab=0.1kg 和 mcd=0.2kg，ab、cd 的总电阻为 R=0.2（导轨电阻不计） 。当金属棒 ab 在外力的作用下以 1.5m/s 的速度沿导轨匀速向上运动时，求（1）当 ab 棒刚开始沿导轨匀速运动时，cd 棒所受安培力的大小和方向。（2）cd 棒运动时能达到的最大速度。四、达标演练1、以下说法正确的是：（ ）A、用公式 E = BLV 求出的是电动势的瞬时值；B、用公
43、式 E = BLV 求出的电动势，只限于磁场方向和导线运动方向及导线方向三者互相垂直的情况；C、用 E = n（/t）求出的电动势是 t内的平均电动势；D、用 E = n（/t）求出的电动势是 t 时刻的即时电动势。2.在垂直于匀强磁场的平面内，固定着同种导线制成的同心金属圆环 A、B，环半径为 RB=2RA。 当磁场随时间均匀变化时，两环中感应电流 IA：I B 为（ ）A、1：2 B、2：1 C、1：4 D、4：1。3、一根长 L0.40m 的直导线，在磁感应强度 B0.5T 的匀强磁场中运动，设直导线垂直于磁感线，运动方向跟磁感线也垂直，那么当直导线的速度为_ _m/s时，该直导线中感应
44、电动势的大小才能为 1.5V。4、如图所示匀强磁场方向水平向外，磁感应强度 B0.20T，金属棒 Oa 长 L0.60m ，绕 O 点在竖直平面内以角速度 100rad/s 顺时针匀速转动，则金属棒中感应电动势的大小是_。5、在磁感应强度 B 为 0.4T 的匀强磁场中，让长 0.2m 的导体 ab 在金属框上以 6m/s 的速度向右移动，如图所示，此时 ab 中感应电动势的大小等于_V ；如果R16，R 2=3，其他部分的电阻不计，则通过 ab 的电流大小为_A。6、如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根 L=0.4m 的金属棒 ab，其电阻r=0.1框架左端的电阻 R=0.4垂直框面的
45、匀强磁场OavabR1 R224的磁感强度 B=0.1T当用外力使棒 ab 以速度 v=5ms 右移时，ab 棒中产生的感应电动势 E=_，通过 ab 棒的电流 I=_，ab 棒两端的电势差 Uab=_ ，在电阻 R 上消耗的功率 PR= W，在 ab 棒上消耗的发热功率 Pr=_ W，切割运动中产生的电功率 P=_ _ W 。7、如图所示，在匀强磁场中，导体 ab 与光滑导轨紧密接触，ab 在向右的拉力 F 作用下以速度 v 做匀速直线运动，当电阻 R 的阻值增大时，若速度 v 不变，则 （ ）A、F 的功率减小 B、F 的功率增大C、F 的功率不变 D、F 的大小不变 8、一个 200 匝
46、、面积为 20cm2 在圆形线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面成 300 角，磁感应强度在 0.05s 内由 0.1T 增加到0.5T。在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量是多大？磁通量的平均变化率是多大？线圈中感应电动势的大小为少？9、如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B 为 1T，光滑导轨宽 2m，电阻不计。L 1、L 2分别是“6V 12W”、 “6V 6W”的灯泡，导体棒 ab 的电阻为 1，其他导体的电阻不计。那么 ab 棒以多大的速向右运动，才能使两灯正常发光？此时使 ab 棒运动的外力 F 的功率为多大？10、回路竖直放在匀强磁场（磁感应强度为 B）中，磁场的方向垂直于回路平面向外导体 AC(质量为 m，长为 L)可以贴着光滑竖直长导轨下滑设回路的总电阻恒定为 R，当导体 AC 从静止开始下落后，（1）试定性分析 AC 下落的整个运动过程；（2）导体 AC 下落的稳定速度；（3）试定性分析导体从静止达到稳定速度过程中的能量转化；（4）导体稳定后电路的热功率。 （5）若在 R处加一开关 K，AC 下落时间 t 后再合上 K，AC 的运动可能会怎样？
