4.5电磁感应现象的两类情况-2021-2022学年高二物理精梳细讲 讲义（人教版选修3-2）

4.5电磁感应现象的两类情况 【基础知识梳理】 知识点01 电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 （1）定义：变化的磁场能在周围空间激发电场，我们把这种电场叫做感生电场。如图所示，磁场变化时产生了感应电动势，感生电场对自由电荷的作用“扮演”了非静电力的角色。 （2）感生电场方向的判断 2.感生电动势：感生电场使导体中产生的电动势叫感生电动势。感生电动势在电路中的作用使充当电源，器电路就是内电路，它与外电路连接就会对外电路供电。 知识点02 电磁感应现象中的洛伦兹力 1.洛伦兹力与动生电动势 一段导体做切割磁感线运动时，导体内自由电荷对导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力作用。自由电荷在洛伦兹力作用下定向移动，这样，异种电荷就分别在导体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势。若电路闭合，则电路中产生感应电流。 2.感生电动势与动生电动势的比较 感生电动势 动生电动势 产生原因 磁场的变化 导体做切割磁感线运动 非静电力的来源 感生电场对自由电荷的作用力 但体重自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力 回路中相当于电源的部分 处于变磁场中的线圈部分 做切割磁感线运动导体 方向的判断方法 由楞次定律和右手螺旋定则判断 通常由右手定则判断，也可由楞次定律判断 计算方法 【例题讲解】 1、 感生电动势和动生电动势 1．轻质细线吊着一匝数为100匝、总电阻为2.5Ω的匀质正三角形闭合金属线框，线框的质量为600g，线框的顶点正好位于半径为10cm的圆形匀强磁场的圆心处，线框的上边水平，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示。从0时刻开始经过一段时间后细线开始松弛，取g=10m/s2，π=3。则（　　） A．线框中有沿逆时针方向逐渐增大的感应电流 B．线框中磁通量的变化率为1.5×10-2Wb/s C．t=8s时，线框中产生的感应电动势的大小为0.25V D．t=10s时，细线开始松弛 2．如图所示，平行导轨间的距离为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面。一根足够长的金属棒与导轨成60°角放置。金属棒电阻为R，导轨的电阻不计，当金属棒以v沿垂直于棒的方向滑行时，则下列说法正确的是（　　） A．电阻R两端电压大小 B．金属杆中感应电流大小 C．金属杆受到的安培力大小 D．电阻R的电功率 3．如图所示是铜制圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平固定的转轴上，它的边缘正好在两磁极之间（磁板未画出;磁场方向和铜盘盘面垂直），两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。设铜盘沿顺时针方向（从左向右看）匀速转动，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，关于通过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　） A．正弦式交变电流 B．恒定电流，电流方向从上向下通过电阻R C．恒定电流，电流方向从下向上通过电阻R D．电流大小不断变化，电流方向从下向上通过电阻R 4．（多选）轻质细线吊着一质量为m＝0.4kg、边长为L＝1m、匝数n＝10的正方形线圈，其总电阻为R＝1Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。则下列判断正确的是（　　） A．线圈中的感应电流大小为1.0A B．0-6s内线圈产生的焦耳热为1.5J C．t＝0时轻质细线的拉力大小为3.0N D．0-6s内通过导线横截面的电荷量为3.0C 5．（多选）如图甲所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。则线圈中产生的感应电动势的情况为（　　） A．t1时刻感应电动势最大 B．t=0时刻感应电动势为零 C．t1时刻感应电动势为零 D．t1～t2时间内感应电动势增大 6．（多选）如图所示，单匝圆形闭合线圈 内切于单匝正方形闭合线圈 ，两个线圈单位长度的电阻相等，线圈间是绝缘的。若在正方形线圈内存在均匀分布的磁场，磁感应强度随时间均匀增大，则下列说法正确的是（　　） A．线圈 、 中产生的感应电动势之比为 B．通过线圈 、 的感应电流之比为 C．线圈 、 的电功率之比为 D．相同时间内通过线圈 、 某一横截面的电荷量之比为 7．（多选）如图所示，半径为r的圆内有垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一根长度大天2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，已知导线全部为裸导线，电路的固定电阻为R，其余电阻忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．导线MN从圆环的左端滑动到右端的过程中流过电阻R的平均电流为 B．导线MN从圆环的左端滑动到右端的过程中流过电阻R的平均电流为 C．导线MN经过圆的竖直直径时所产生的电动势为2Brv