新人教版高中物理选修3-2练习 电磁感应现象的两类情况
2019版物理人教版选修3-2训练：第四章 5 电磁感应现象的两类情况
5 电磁感应现象的两类情况课时过关·能力提升基础巩固1.(多选)下列说法正确的是( )A.感生电场是由变化的磁场激发而产生的B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C.感生电场的方向可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定是沿逆时针方向答案:AC2.(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线,这可能是( )A.沿AB方向磁场在迅速减弱B.沿AB方向磁场在迅速增强C.沿BA方向磁场在迅速增强D.沿BA方向磁场在迅速减弱解析:感生电场的方向从上向下看是顺时针的,假设在平行感生电场的方向上有闭合回路,则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场方向向下,根据楞次定律可知,原磁场有两种可能:原磁场方向向下且减弱或原磁场方向向上且增强,所以选A、C。
答案:AC3.(多选)如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法正确的是( )A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关C.动生电动势的产生与电场力有关D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的解析:根据动生电动势的定义,选项A正确。
动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关,感生电动势中的非静电力与感生电场有关,选项B正确,选项C、D错误。
答案:AB4.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈。
当以速度v 0刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其E -t 关系如图所示。
如果只将刷卡速度改为v 02,线圈中的E ‒t 关系图可能是( )解析:由公式E=Blv 可知,当刷卡速度减半时,线圈中的感应电动势最大值减半,且刷卡所用时间加倍,故本题正确选项为D 。
答案:D5.一直升机停在南半球的地磁极上空。
该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B 。
直升机螺旋桨叶片的长度为l ,螺旋桨转动的频率为f ,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨顺时针方向转动。
人教版高二选修3-2第四章电磁感应5电磁感应现象的两类情况含答案解析
人教版高二选修3-2第四章电磁感应5电磁感应现象的两类情况学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．下列说法中正确的是（）A．感生电场是由变化的磁场产生的B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向可以用楞次定律来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定沿逆时针方向2．如图所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，关于M、N两端点的电势，下列说法正确的是（）A．若磁场突然减弱，则N点电势高B．若磁场突然减弱，则M点电势高C．若磁场不变，将半圆环以M、N连线为轴旋转180°，则N点电势高D．若磁场不变，将半圆环以M、N连线为轴旋转180°，则M点电势高.3．某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是( )A．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顺时针方向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，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向4．如图所示，水平放置的平行金属导轨间距为l，左端与一电阻R相连．导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，金属杆ab垂直于两导轨放置，电阻为r，与导轨间无摩擦．现对杆ab施加向右的拉力，使杆ab向右以速度v匀速运动，则()A．金属杆中的电流由a到bB．金属杆a端的电势高于b端的电势C．拉力F＝22B l v RD．R上消耗的功率P＝(BlvR r)2R5．现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备．电子感应加速器主要有上、下电磁铁磁极和环形真空室组成．当电磁铁绕组通以变化的电流时,产生变化的磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速．如图所示（上图为侧视图、下图为真空室的俯视图），若电子被“约束”在半径为R的圆周上运动，当电磁铁绕组通有图中所示的电流时A．电子在轨道上逆时针运动B．保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速C．保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速D．被加速时电子做圆周运动的周期不变二、单选题6．如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是A．因导体运动而产生的感应电动势称为感生电动势B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关C．动生电动势的产生与电场力有关D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的7．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()A．B．C．D．8．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将( )A．不变B．增大C．减少D．以上情况都有可能9．德国《世界报》曾报道个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹．若一枚原始脉冲波功率10 kMW，频率5 kMHz的电磁炸弹在不到100 m的高空爆炸，它将使方圆400～500 m2范围内电场强度达到每米数千伏，使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软件均遭到破坏．电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是( )A．电磁脉冲引起的电磁感应现象B．电磁脉冲产生的动能C．电磁脉冲产生的高温D．电磁脉冲产生的强光10．英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q 的小球,已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )A．0 B．r2qk/2 C．2πr2qk D．πr2qk11．如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将A．沿顺时针方向运动B．沿逆时针方向运动C．在原位置附近往复运动D．仍然保持静止状态12．如图所示，比荷相同且都带正电的两个粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从磁感应强度为B1的区域运动到磁感应强度为B2的区域，已知B2>B1；b开始在磁感应强度为B1的匀强磁场中做匀速圆周运动，然后磁感应强度逐渐增强到B2.a、b两粒子的动能变化情况是（）A．a的动能不变，b的动能变大B．a的动能不变，b的动能变小C．a、b的动能都变大D．a、b的动能都不变13．如图所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B.一半径为b(b＞a)，电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合．当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电量为( )A ．222B b a R π- B ．222B b a R π+ C ．22B b a R π- D ．22B b a R π+14．如图所示，有一用铝制成的U 形框，将一质量为m 的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上表面，若使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向以速度v 向左匀速运动，细线的拉力为F ，重力加速度为则（）A ．F=mgB ．F>mgC ．F<mgD ．无法确定参考答案1．AC【解析】【分析】根据麦克斯韦电磁场理论知，变化的电场产生磁场，变化的电场产生电场，并依据感生电场的电场线是闭合的，从而即可求解；【详解】A、变化的电场一定产生磁场，变化的磁场可以在周围产生电场，故A正确；B、恒定的磁场在周围不产生电场，故B错误；C、感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定，故C正确；D、感生电场的电场线是闭合曲线，其方向与逆时针方向无关，故D错误．【点睛】解决本题的关键知道变化的磁场不一定产生变化的电场，只有周期性变化的磁场才会产生周期性变化的电场，注意电场线是否闭合，与电场的分类有关．2．BD【解析】【分析】根据楞次定律，结合电源内部电流方向由负极到正极，即可求解；【详解】A、将半圆环补充为圆形回路，由楞次定律可判断圆环中产生的感应电流方向在半圆环中由N指向M，即M点电势高，故A错误，B正确；C、若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转90°的过程中，磁通量减小，由楞次定律可判断，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M，即M点电势高，而从90°旋转180°的过程中，磁通量增加，由楞次定律可判断，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N 指向M，仍是M点电势高。
人教版高二 物理选修3-2 电磁感应现象的两类情况
＝E－Ir＝5.2×103V－3×800V＝2.8×103V； 2πR
(3)飞机绕地球运行一圈所需时间 t＝ v
2×3.14× ( 6400×103＋3000×103 )
＝
s≈9.1×103s
6.5×103
则飞机绕地球运行一圈输出电能 E＝UIt＝2.8×103×3×9.1
导体切割磁感线
AB相当 于电源
二、理论探究动生电动势的产生. 1、动生电动势是怎样产生的？ 2、什么力充当非静电力？
当导体棒在匀强磁场B中以速度v 运动时，导体棒内部的自由电子要 受到洛伦兹力作用，在洛伦兹力作 用下电子沿导线向D 端定向运动， 使D端和C端出现了等量异种电荷,D 为负极（低电势），C为正极（高电 势）则导体CD相当于一个电源.
（ A） A、沿顺时针方向运动 B、沿逆时针方向运动 C、在原位置附近往复运动 D、仍然保持静止状态
练习2.下列哪些说法正确的是 ( AB ) A．磁场变化时会在空间激发电场 B．处于变化磁场中的导体中的自由电荷定向移动，是由 于受到感生电场的作用 C．感生电场就是感应电动势 D．以上说法都不对
动生电动势
×××
×× ××
v
× × × ××
N
M
× × × ××
解析(1)由题意知：
R
E=BLv I E F=BIL
R
× × × ××
× × L×
×××
×× ××
v
× × × ××
N
得：F B2L2v 由左手定则知 F方向向左
R
(2)由导体棒做匀速运动，故受到的外力大小等于F,
F B2L2v 方向向右。
人教版高中物理选修【3-2】《电磁感应现象的两类情况(2)》学案(含答案)
人教版物理选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况习题含答案解析
人教版物理选修3-2第四章第5节电磁感应现象的两类情况习题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是(A．沿AB方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场在迅速增强D．沿BA方向磁场在迅速减弱2．如下列说法中正确的是A．感生电场由变化的磁场产生B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向3．如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的是()A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变二、单选题4．一直升飞机停在南半球的地磁极上空。
该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。
直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的周期为T，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按逆时针方向转动。
螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。
如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则（）A．E＝πl2B/T，且a点电势低于b点电势B．E＝πl2B/T，且a点电势高于b点电势C．E＝2πl2B/T，且a点电势低于b点电势D．E＝2πl2B/T，且a点电势高于b点电势5．如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框从导线下方的某位置由静止释放，在下落过程中（）A．穿过线框的磁通量保持不变B．线框中感应电流方向保持不变C．线框所受安培力的合力为零D．线框的机械能不断增大三、填空题6．某空间存在以ab，cd为边界的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，区域宽为L1，现有一矩形线框处在图中纸面内，它的短边与ab重合，长度为L2，长边长度为2L1，某时刻线框以初速度v0沿与ab垂直的方向进入磁场区域，同时某人对线框施以作用力，使它的速度大小和方向保持不变．设该线框的电阻为R，则从线框开始进入磁场到完全离开磁场的过程中，人对线框作用力做的功等于________________．四、解答题7．如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0.5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离L2＝0.8 m，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棒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，现使磁感应强度从零开始以Bt∆∆＝0.2T/s的变化率均匀增大，求经过多长时间物体刚好能离开地面(g取10 m/s2)．8．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；（3）在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．参考答案1．AC【解析】试题分析：由右手定则判断出感应磁场方向，然后由楞次定律分析答题．解：由右手定则可知，感应电场产生的磁场方向竖直向下，A、B、如果磁场方向沿AB，则感应磁场与原磁场方向相同，由楞次定律可知，原磁场在减弱，故A正确，B错误；C、D、如果磁场沿BA方向，则感应磁场方向与原磁场方向相反，由楞次定律可知，原磁场方向在增强，故C正确，D错误；故选AC．【点评】本题考查了判断磁场方向与磁场强弱变化情况，应用安培定则与楞次定律即可正确解题．2．AC【解析】试题分析：变化的电场一定产生磁场，变化的磁场可以在周围产生电场．故A正确．恒定的磁场在周围不产生电场．故B错误．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定，故C正确；感生电场的电场线是闭合曲线，其方与逆时针方向无关，故D错误．故选AC．考点：麦克斯韦电磁理论【名师点睛】解决本题的关键知道变化的磁场不一定产生变化的电场，只有周期性变化的磁场才会产生周期性变化的电场，注意电场线是否闭合，与电场的分类有关．3．AD【详解】根据法拉第电磁感应定律，线圈中感应电动势BE st tφ∆∆==∆∆，感应电流E s BiR R t∆==∆，即感应电流Bit∆∝∆，即感应电流大小与磁感应强度变化的快慢有关，与增加减小无关，因此答案BC错AD对．4．B【解析】【详解】每个叶片都切割磁感线，相当于电源，电源内部电流由低电势流向高电势，由右手定则可知，a 点电势高于b 点电势；线速度：v =lω=2πl T ，电动势：E =12Blv =12Bl ·2πl T =πl 2B T ，故A 正确，B 、C 、D 错误，； 故选B 。
高中物理人教版选修3-2练习课件：4.5 电磁感应现象的两类情况
第四章
电磁感应
第5节 电磁感应现象的两类情况
课前预习作业
麦克斯韦 电场 变化 • 1．英国物理学家 __________ 认为，磁场 感生电场 _____时会在周围空间激发一种 _____，这种 导体 导体 电场与静电场不同，它不是由电荷产生的， 感生电动势 感生电场 我们把这种电场叫做__________。如果此刻 空间存在闭合_____，_____中的自由电荷就 感生电动势 会在感生电场的作用下做定向运动，产生感 ΔΦ 应电流，或者说导体中产生了 ___________ Δt 楞次定律 。在这种情况下，所谓的非静电力就是 __________对自由电荷的作用。
洛伦兹力 • 3．一段导体在做切割磁感线运动时，导体内 感应电动势 动生电动势 的自由电荷在__________ 的作用下定向运动 洛伦兹力 产生感应电流，或者说导体中产生了 ___________(这种电动势叫___________) 感生电场 ，这时的非静电力与__________有关。 洛伦兹力 • 4．动生电动势 动生电动势 洛伦兹力 • (1)产生：导体切割磁感线时，如果磁场不变 Blv 化，空间就不存在 __________，自由电荷不 右手定则 受电场力的作用，但自由电荷会随着导体棒 切割磁感线的运动而受到__________，这种 情况下产生的电动势称为___________。这
• 2．(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合 的电场线，这可能是( ) • A．沿AB方向磁场在迅速减弱 • B．沿AB方向磁场在迅速增强 • C．沿BA方向磁场在迅速增强 • D．沿BA方向磁场在迅速减弱 • 解析 根据电磁感应，闭合回路中的磁通量 变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电 流可用楞次定律判断。根据麦克斯韦电磁场 理论，闭合回路中产生感应电流，是因为闭 合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁
高二物理人教版选修3-2(第4.5 电磁感应现象的两类情况) Word版含解析
绝密★启用前人教版选修3-2 第5课时 电磁感应现象的两类情况第Ⅰ部分 选择题一、选择题：本题共8小题。
将正确答案填写在题干后面的括号里。
1．下列说法中正确的是( ) A ．感生电场是由变化的磁场产生的 B ．恒定磁场也能在周围空间产生感应电场C ．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D ．感生电场的电场线是闭合曲线2．如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是()A ．磁场变化时，会在这空间中激发一种电场B ．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C ．使电荷定向移动形成电流的力是电场力D ．以上说法都不对3．如图所示，导体AB 在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是()A ．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B ．动生电动势的产生与洛伦兹力有关C ．动生电动势的产生与电场力有关D ．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的4．如图所示，用铝板制成“U”形框，将一质量为m 的带电小球用绝缘细线悬挂在此框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度v 匀速运动，悬线拉力为F T 。
则()A ．悬线竖直，F T ＝mgB ．悬线竖直，F T ＜mgC ．v 选择合适的大小，可使F T ＝0D ．因条件不足，F T 与mg 的大小关系无法确定5．如图所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直纸面向里，磁场上边界b 和下边界d 水平。
在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。
线圈从水平面a 开始下落。
已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离。
若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b ，F c 和F d ，则( )A ．F d >F c >F bB ．F c <F d <F bC ．F c >F b >F dD ．F c <F b <F d6．如图，在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d (d>L )的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。
高二物理人教版选修3-2课时训练4电磁感应现象的两类情况 含解析
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
解析:根据右手定则,转动过程中产生电流的方向只与圆盘转动方向有关,C选项错误;当圆盘顺时针转动时,圆盘中电流方向应由P到圆心,通过电阻的电流方向为a→b,B选项正确;设圆盘半径为r,则圆盘产生的感应电动势大小为E=Bω,I=∝ω,A选项正确;电流在R上产生的热功率P=I2R=·R∝ω2,角速度为原来的2倍,热功率应为原来的4倍,D选项错误。
答案:AB
9.如图所示,横截面为矩形的管道中,充满了水银,管道的上下两壁为绝缘板,左右两壁为导体板(图中虚线部分),两导体板被一无电阻的导线短接。管道的高度为a,宽度为b,长度为c。加在管道两端截面上的压强差恒为p,水银以速度v沿管道方向流动时,水银受到管道的阻力F与速度成正比,即F=kv(k为已知常量)。求:
A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关
C.动生电动势的产生与电场力有关
D.动生电动势和感应电动势产生的原因是一样的
解析:根据动生电动势的定义,选项A正确。动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关,感应电动势中的非静电力与感生电场有关,选项B正确,选项C、D错误。
答案:A
8.(20xx·全国理综2,20)(多选题)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动
解析:ab切割磁感线产生感应电动势E=Blv,感应电流为I=,安培力F安=,所以v∝F安,v∝t,金属杆的加速度为定值,又由牛顿第二定律F-F安=ma,即 F=F安+ma,故选项D正确。
物理人教版选修3-2习题：第4单5电磁感应现象的两类情况 Word版含解析
第四单元电磁感应5 电磁感应现象的两类情况A级抓基础1．(多选)如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是()A．磁场变化时，会在空间激发一个电场B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力D．以上说法都不对解析：磁场变化时，会在空间产生感生电场，感生电场的电场力使电荷定向移动形成电流，故A、C正确．答案：AC2.(多选)如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，那么()A ．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B ．小球所受的磁场力一定不断增大C ．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动D ．磁场力对小球一直不做功解析：变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于其电场线是闭合的，也称为涡旋电场，其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断．当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，所以C 正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D 正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压力F N 和磁场的洛伦兹力f ，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中f ＝Bq v ，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；向心力F 向＝m v 2r，其大小随速度先减小后增大，因此压力F N 也不一定始终增大．故正确答案为C 、D.答案：CD3.一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B .直升机螺旋桨叶片的长度为l ，螺旋桨转动的频率为f ，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a ，远轴端为b ，如图所示，如果忽略a 到转轴中心线的距离，用E 表示每个叶片中的感应电动势，则( )A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势B．E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势C．E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势D．E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势解析：解这道题要考虑两个问题：一是感应电动势大小，E＝Bl v＝Bl×2πf×l2＝Bl2πf；二是感应电动势的方向，由右手定则可以判断出感应电动势的方向是由a→b，因此a点电势低．答案：A4．如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，下列说法中正确的是()A．穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势B．MN这段导体做切割磁感线运动，MN间有电势差C．MN间有电势差，所以电压表有示数D．因为有电流通过电压表，所以电压表有示数解析：穿过线框的磁通量不变化，线框中无感应电流，但ab、MN、dc都切割磁感线，它们都有感应电动势，故A错，B对；无电流通过电压表，电压表无示数，C、D错．答案：B5.在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是()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向右解析：当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串联，电路中有最大电动势，对应最大的顺时针方向的电流，电阻上有最高电压，所以电容器上有最多电荷量，左极板带正电．C 正确．答案：C6.如图所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨，上端与电阻R 相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面．一质量为m的金属棒以初速度v0沿导轨竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处，整个过程金属棒与导轨接触良好，导轨与棒的电阻不计．下列说法正确的是()A．回到出发点的速度v大于初速度v0B．通过R的最大电流，上升过程小于下落过程C．电阻R上产生的热量，上升过程大于下落过程D．所用时间上升过程大于下落过程解析：金属棒切割磁感线运动，由右手定则和法拉第电磁感应定律、安培力公式可知金属棒下行和上行时的受力情况，由能量守恒定律可知，金属棒在运动过程中，机械能不断转化为热能，所以回到出发点的速度v小于初速度v0，选项A错误；设金属棒运动的速度为v，长度为l，那么感应电动势E＝Bl v，通过R的电流I＝E R＝Bl v R，可见，当金属棒运动速度v大时，通过R的电流大，因为金属棒在运动过程中，机械能不断转化为热能，所以运动到同一高度处，上升时的速度大于下降时的速度，所以通过R的最大电流上升过程大于下落过程，选项B错误；同一高度处金属棒上升时受到的安培力大于下降时受到的安培力，由于上升和下降的高度相同，所以上升过程克服安培力所做的功大于下降时克服安培力做的功，故电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程，C正确；研究金属棒的上升过程时，可以采取逆向思维法，把上升过程看作金属棒从最高点自由下落，显然，下落的加速度a1＞g＞a2，其中a2为金属棒返回下落时的加速度，显然，下落相同高度，t1＜t2，选项D错误．答案：CB级提能力7.如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字形导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是()解析：设∠bac＝2θ，单位长度电阻为R 0则MN 切割磁感线产生电动势：E ＝BL v ＝B v ·2v t ×tan θ＝2B v 2t ·tan θ，回路总电阻为：R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2v t ·tan θ＋2v t cos θR 0＝v tR 0⎝ ⎛⎭⎪⎫2tan θ＋2cos θ. 由闭合电路欧姆定律得：i ＝E R ＝2B v 2t ·tan θv tR 0⎝ ⎛⎭⎪⎫2tan θ＋2cos θ＝2B v tan θR 0⎝ ⎛⎭⎪⎫2tan θ＋2cos θ， i 与时间无关，是一定值，故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A8．如图所示，L 1＝0.5 m ，L 2＝0.8 m ，回路总电阻为R ＝0.2 Ω，M ＝0.04 kg ，导轨光滑，开始时磁场B 0＝1 T ，现使磁感应强度以ΔB Δt＝0.2 T/s 的变化率均匀地增大，试求：当t 为多少时，M 刚离开地面(g 取10 m/s 2)?解析：回路中原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可以判知，ab 中的感应电流的方向是a →b ，由左手定则可知，ab 所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物，设ab中电流为I时M刚好离开地面，此时有F B＝BIL1＝Mg，①I＝E R，②E＝ΔΦΔt＝L1L2·ΔBΔt＝0.08(V)，③B＝Mg IL，④联立①②③④，解得：F B＝0.4 N，I＝0.4 A，B＝2 T，t＝5 s.9．如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角是θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B.在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，导轨的电阻不计．一根垂直于导轨放置的金属棒ab，电阻为r质量为m，从静止开始沿导轨下滑，下滑高度为H时达到最大速度．不计摩擦，求在此过程中：(1)ab棒的最大速度；(2)通过电阻R的热量；(3)通过电阻R的电量．解析：(1)金属棒向下做加速度减小的加速运动，当加速度a＝0时，速度达到最大．有mg sin θ＝F A，F A＝BIL，I＝ER＋r＝BL v mR＋r，联立三式得，mg sin θ＝B2L2v m R＋r，所以v m＝mg（R＋r）sin θB2L2.(2)根据能量守恒得：mgH＝12m v2m＋Q总，所以整个回路产生的热量Q总＝mgH－12m v2m，则通过电阻R的热量：Q R＝RR＋rQ总＝mgH－12m⎣⎢⎡⎦⎥⎤mg（R＋r）sin θB2L22RR＋r.(3)下滑高度为H的过程中磁通量的增加量为ΔΦ＝BLH sin θ.通过电阻R的电量q＝IΔt＝ΔΦR总＝BLH（R＋r）sin θ.10．如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.20 m，电阻R＝1.0 Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道向下，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示．求杆的加速度a和质量m.解析：导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用v表示瞬时速度，t表示时间，则杆切割磁感线产生的感应电动势为E＝Bl v＝Blat，①闭合回路中的感应电流为：I＝E R，②由安培力公式和牛顿第二定律得：F－IlB＝ma，③将①②式代入③式整理得：F＝ma＋B2l2R at.④在乙图象上取两点t1＝0，F1＝1 N；t2＝30 s，F2＝4 N代入④式，联立方程解得a＝10 m/s2，m＝0.1 kg.11．如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置间距为d的平行金属板，R和R x分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．(1)调节R x＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v；(2)改变R x，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m带电量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的R x.解析：(1)当棒沿导轨匀速下滑时，棒所受合力为零，沿斜面方向，则有：Mg sin θ＝BIl ；解得通过棒的电流为：I ＝Mg sin θBl. 由闭合电路的欧姆定律有棒切割磁感线产生的电动势为E 0＝I (R ＋R x )．而E 0＝Bl v ；R x ＝R ；解得：v ＝2MgR sin θB 2l 2. (2)棒再次沿导轨匀速下滑时，对棒同样有：Mg sin θ＝BIl .带电微粒匀速通过平行金属板，则有：qU x d ＝mg ，而U x ＝IR x ， 解得：R x ＝U x I ＝mdBl qM sin θ.教师个人研修总结在新课改的形式下，如何激发教师的教研热情，提升教师的教研能力和学校整体的教研实效，是摆在每一个学校面前的一项重要的“校本工程”。
人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PPT)
感生电动势的非 静电力是感生电 场对电荷的作用 力。
感生电场的方向类 似感应电流方向的 判定----安培定则
实际应用
电子感应加速器
竖直向上
逆 穿过真空室内磁场的方向 时 针 由图知电子沿什么方向运动
要使电子沿此方向加速， 感生电场的方向如何 顺 时 由感生电场引起的磁场方 针 向如何 向下
而拉力 F 等于棒 ad 所受的安培力，即 mg＝BIl1
其中 B＝ΔΔBt ·t
②
感应电流由变化的磁场产生 I＝ER＝ΔΔΦt ·R1＝ΔΔBt ·lR1l2
①
③
所以由上述三式联立可得 t＝ml12gl2R·ΔΔBt ·ΔΔBt ＝10s
• 点评：本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导 体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于 变化率是定值，因此E、I均为恒量。
• 但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大，根据 力的变化判断出重物刚好离开地面的临界条件。
题型2 对动生电动势的理解及应用
如图 1，在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，两根足够长的平行 光滑金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内，相距为 L。一质量为 m 的导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。
化率均匀地增大，求经过多长时间物体 m 刚好能离开地面？(g 取 10m/s2)
B B t t
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL 即：mg＝BIL G
楞次定律判感应电流的方向 左手定则判安培力的方向
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL
G
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一、电磁感应现象中的感生电场┄┄┄┄┄┄┄┄①1．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。
4．感生电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可根据楞次定律和右手定则判断。
[注意](1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。
(2)感生电场的方向可由楞次定律判断。
如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。
(3)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。
①[判一判]1．感生电场线是闭合的(√)2．磁场变化时，可以产生感生电场，并不需要电路闭合这一条件(√)3．感生电场是产生感生电动势的原因(√)4．处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用(√)二、电磁感应现象中的洛伦兹力┄┄┄┄┄┄┄┄②1．动生电动势：由于导体切割磁感线运动而产生的感应电动势。
2．动生电动势中的非静电力自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力，非静电力与洛伦兹力有关。
3．动生电动势中的功能关系闭合回路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服安培力做功，其他形式的能转化为电能。
[注意]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。
②[填一填]如图所示，导体棒向右运动切割磁感线时，棒中的电子受的洛伦兹力方向为________，棒上端的电势比下端的电势________(填“高”或“低”)。
解析：电子随导体棒向右运动，同时受向下的洛伦兹力，有向下的分速度，电子的合速度向右下方，洛伦兹力向左下方；根据右手定则，棒上端的电势高于下端的电势。
答案：左下方高磁场变化时会在空间激发感生电场，处在感生电场中的闭合导体中的自由电荷在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，或者说，导体中产生了感应电动势。
由感生电场产生的电动势叫做感生电动势。
1．电路中电源电动势是非静电力对自由电荷的作用。
在电池中，这种力表现为化学作用。
2．感生电场对电荷产生的力，相当于电源内部的所谓的非静电力。
感生电动势在电路中的作用就是电源。
[典型例题]例 1.某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是原磁场()A．沿AB方向且在迅速减弱B．沿AB方向且在迅速增强C ．沿BA 方向且恒定不变D ．沿BA 方向且在迅速减弱[解析] 感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行于感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场沿AB 方向且在迅速减弱，或原磁场沿BA 方向且在迅速增强，所以A 有可能。
[答案] A例2.如图甲所示，匝数n ＝50的圆形线圈M ，它的两端点a 、b 与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a 、b 两点的电势高低与电压表的读数为( )A ．φa ＞φb,20 VB ．φa ＞φb,10 VC ．φa ＜φb,20 VD ．φa ＜φb,10 V[解析] 由题意知，线圈中产生感应电动势，相当于电源内电路。
磁通量均匀增大，由楞次定律知，线圈中感应电流为逆时针方向，又线圈相当于内电路，故φa ＞φb ；E ＝n ΔΦΔt＝50×8×0.014×0.1V ＝10 V ，电压表测量的是电源的电动势，即感应电动势，因而电压表的读数为10 V 。
故B 正确。
[答案] B[即时巩固]1．[多选]下列说法中正确的是( )A ．感生电场由变化的磁场产生B ．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C ．感生电场的方向可以用楞次定律和右手定则来判定D ．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向解析：选AC 磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和右手定则判断，故A 、C 项正确，B 、D 项错误。
2．(2017·天津高考)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R 。
金属棒ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。
现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( )A．ab中的感应电流方向由b到aB．ab中的感应电流逐渐减小C．ab所受的安培力保持不变D．ab所受的静摩擦力逐渐减小解析：选D根据楞次定律，可判断ab中感应电流方向从a到b，A错误；磁场变化是均匀的，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势恒定不变，感应电流I恒定不变，B错误；安培力F＝BIL，由于I、L不变，B减小，所以ab所受的安培力逐渐减小，根据力的平衡条件，静摩擦力逐渐减小，C错误，D正确。
感生电动势与动生电动势的对比例 3.如图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小球放在槽中，让它获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，方向竖直向下。
设小球在运动过程中电荷量不变，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[解析] 当磁感应强度随时间均匀增大时，将产生一恒定的感生电场，由楞次定律知，电场方向和小球初速度方向相同，因小球带正电，安培力对小球做正功，小球速度逐渐增大，向心力也随着增大，故A 错误，B 正确；洛伦兹力对运动电荷(小球)不做功，故C 错误；小球所受洛伦兹力F ＝qB v ，随着速率的增大而增大，同时B ∝t ，则F 和t 不成正比，故D 错误。
[答案] B例4.如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r 0＝0.10 Ω，导轨的端点P 、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l ＝0.20 m 。
有随时间变化的磁场垂直于桌面向下，已知磁感应强度B 与时间t 的关系为B ＝kt ，比例系数k ＝0.020 T/s 。
一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t ＝0时刻，金属杆紧靠P 、Q 端，在外力作用下，金属杆以恒定的加速度a ＝1 m/s 2 从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t ＝0.6 s 时金属杆所受的安培力。
[解析] t ＝0.6 s 时，回路中动生电动势E 1＝Bl v又B ＝kt ，v ＝at代入数据解得E 1＝1.44×10－3 V 感生电动势E 2＝ΔΦΔt ＝ΔB Δtlx ＝klx 又x ＝12at 2 代入数据解得E 2＝0.72×10－3 V 又由右手定则及楞次定律知E 1、E 2同向，故此时回路中总电动势为E ＝E 1＋E 2＝2.16×10－3 V 回路中电阻R ＝2xr 0＝3.6×10－2 Ω 回路中电流I ＝E R ＝6×10－2 A则金属杆所受的安培力F ＝BIl ＝ktIl ＝1.44×10－4 N ，由左手定则知方向向右。
[答案] 1.44×10－4 N ，方向向右 [点评](1)E ＝Bl v sin θ是由E ＝n ΔΦΔt在一定条件下推导出来的，若B 不变，则E ＝Bl v sin θ和E ＝n ΔΦΔt是等效替代关系。
(2)若导体切割磁感线的同时，磁感应强度B 是变化的，则E ＝Bl v sin θ和E ＝nΔΦΔt是同时存在的。
[即时巩固]3.如图所示，导体棒CD 放在光滑水平金属导轨上，已知匀强磁场的磁感应强度为0.4 T ，方向垂直纸面向里，导体棒长度与导轨宽度恰相等，L ＝20 cm ，导体棒的电阻r ＝10 Ω，外接电阻R ＝30 Ω。
不计金属导轨的电阻。
当用水平拉力F 拉着CD 以10 m/s 的速度向右匀速运动时，求：(1)流经CD 的电流大小及方向；(2)要维持CD 匀速运动所需的水平外力大小。
解析：(1)由E ＝BL v ，得E ＝0.8 V ，则I ＝E R ＋r ＝0.830＋10A ＝0.02 A ， 由右手定则可知，感应电流流经CD 时方向为D →C 。
(2)当水平外力与CD 所受安培力大小相等时，CD 匀速运动，所以F ＝BIL ＝0.4×0.02×0.2 N ＝1.6×10－3 N ，则所需的水平外力为1.6×10－3 N 。
答案：(1)0.02 A 方向为D →C(2)1.6×10－3 N1．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( )解析：选C据麦克斯韦电磁理论，恒定的感生电场由均匀变化的磁场产生，C正确。
2.[多选]某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系，下列描述正确的是()A．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顺时针方向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，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向解析：选AD感生电场中磁场的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手定则知感应电流的方向(即感生电场的方向)：从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向，所以A、D正确。
3．内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处在竖直向下的磁场中，如图所示。
当磁场突然增强时，小球()A．沿顺时针方向运动B．沿逆时针方向运动C．在原位置附近往复运动D．仍保持静止状态解析：选A磁场突然增强时，激发出逆时针方向的感生电场，对负电荷的作用力为顺时针，故小球沿顺时针方向运动，A正确。
4.[多选]如图所示，导体棒AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过。
下列说法中正确的是()A ．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B ．动生电动势的产生与洛伦兹力有关C ．动生电动势的产生与电场力有关D ．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的解析：选AB 动生电动势是由于导体运动而产生的，选项A 正确；动生电动势中，非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力，而感生电动势是由感生电场产生的，选项B 正确，C 、D 错误。