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本文题目:高二物理教案: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 ,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。
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 。
[针对训练]
1.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
2.一导体棒长l=40cm,在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中做切割磁感线运动,运动的速度v=5.0m/s,导体棒与磁场垂直,若速度方向与磁感线方向夹角=30,则导体棒中感应电动势的大小为 V,此导体棒在做切割磁感线运动时,若速度大小不变,可能产生的最大感应电动势为 V
3.一个N匝圆线圈,放在磁感强度为B的匀强磁场中,线圈平面跟磁感强度方向成30角,磁感强度随时间均匀变化,线圈导线规格不变,下列方法中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)将线圈半径增加一倍 (D)适当改变线圈的取向
4.如图4所示,四边完全相同的正方形线圈置于一有界匀强磁场中,磁场垂直线圈平面,磁场边界与对应的线圈边平行,今在线圈平面内分别以大小相等,方向与正方形各边垂直的速度,沿四个不同的方向把线圈拉出场区,则能使a、b两点电势差的值最大的是:
(A)向上拉 (B)向下拉
(C)向左拉(D)向右拉
5.如图5所示,导线MN可无摩擦地沿竖直的长直导轨滑动,导线位于水平方向的匀强磁场中,回路电阻R,将MN由静止开始释放后的一小段时间内,MN运动的加速度可能是:
(A).保持不变(B)逐渐减小(C)逐渐增大(D)无法确定
6.在水平面上有一固定的U形金属框架,框架上置一金属杆ab,如图所示(纸面即水平面),在垂直纸面方向有一匀强磁场,则:
(A)若磁场方向垂直纸面向外并增长时,杆ab将向右移动
(B)若磁场方向垂直纸面向外并减少时,杆ab将向左移动
(C)若磁场方向垂直纸面向里并增长时,杆ab将向右移动
(D)若磁场方向垂直纸面向里并减少时,杆ab将向右移
7.如图7所示,圆形线圈开口处接有一个平行板电容器,圆形线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中,要使电容器所带电量增加一倍,正确的做法是:
(A)使电容器两极板间距离变为原来的一半
(B)使线圈半径增加一倍
(C)使磁感强度的变化率增加一倍
(D)改变线圈平面与磁场方向的夹角
[能力训练]
1.有一铜块,重量为G,密度为D,电阻率为,把它拉制成截面半径为r的长导线,再用它做成一半径为R的圆形回路(Rr).现加一个方向垂直回路平面的匀强磁场,磁感强度B的大小变化均匀,则
(A)感应电流大小与导线粗细成正比
(B)感应电流大小与回路半径R成正比
(C)感应电流大小与回路半径R的平方成正比
(D)感应电流大小和R、r都无关
2.在图8中,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L1、L2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) (B) (C) (D)BL1L2
3.如图9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,以下说法正确的是( )
(A)穿过线框的磁通量不变化,MN间无电势差
(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,所以电压表有读数
(D)因为无电流通过电压表,所以电压表无读数
4.在磁感应强度为B,方向如图10所示的匀强磁场中,金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,PQ中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其它条件不变,所产生的感应电动势大小变为E2,则E1与E 2之比及通过电阻R的感应电流方向为:
(A)2:1,ba (B)1:2,ba
(C)2:1,ab (D)1:2,ab
5.如图11所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的下方,当通电直导线中电流I增大时,圆环的面积S和橡皮绳的长度L将
(A)S减小,L变长 (B)S减小,L变短
(C)S增大,L变长 (D)S增大,L变短
6.A、B两个闭合电路,穿过A电路的磁通量由O增加到3103Wb,穿过B电路的磁通量由5103Wb增加到6103Wb。则两个电路中产生的感应电动势EA和EB的关系是:
(A)EAEB (B)EA=EB (C) EA
7.如图12所示。在有明显边界PQ的匀强磁场外有一个与磁场垂直的正方形闭合线框。一个平行线框的力将此线框匀速地拉进磁场。设第一次速度为v,第二次速度为2 v,则两次拉力大小之比为F1:F2=____,拉力做的功之比为W1:W2=____,拉力功率之比为P1:P2=____,流过导线横截面的电量之比为
Q1:Q2=____
8.如图13所示,水平桌面上固定一个无电阻的光滑导轨,导轨左端有一个R=0.08欧的电阻相连,轨距d=50厘米。金属杆ab的质量m=0.1千克,电阻r=0.02欧,横跨导轨。磁感应强度B=0.2特的匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用水平力F=0.1牛拉ab向右运动,杆ab匀速前进时速度大小为________米/秒;此时电路中消耗的电功率为________瓦,突然撤消外力F后,电阻R上还能产生的热量为____焦。
9.如图14所示,M与N为两块正对的平行金属板,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度为B。ab是可以紧贴平板边缘滑动的金属棒,能以v1速度匀速向左或向右滑动。现有一个电子以v2速度自左向右飞入两块板中间,方向与板平行与磁场垂直。为使电子在两板间做匀速直线运动,则
v1的方向应如何?v1、v2的关系如何?
10.如图15所示,矩形线圈abcd共有n匝,ab边长为L1,bc边长为L2,置于垂直穿过它的均匀变化的匀强磁场中。平行正对放置的两块金属板M和N,长为L,间距为h。今有一束带电量为q、质量为m的离子流从两板中央平行于板的方向以初速v0飞入板间,要使这些离子恰好能从两板边缘射出,求:①线圈abcd中磁感应强度的变化率如何?②两板间的电场对每一个离子做多少功?
[学后反思]_______________________________________________________
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