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《感生電動勢和動生電動勢》的教案

教案 時間:2021-08-31 手機版

《感生電動勢和動生電動勢》的教案

  [學習目標]

  1.知道感生電動勢和動生電動勢

  2.理解感生電動勢和動生電動勢的產生機理

  [自主學習]

  1. 英國物理學家麥克斯韋認為,變化的磁場會在空間激發一種電場,這種電場叫

  做 電場;有這種電場產生的電動勢叫做 ,該電場的方向可以由右手定則來判定。

  2.由于導體運動而產生的感應電動勢稱為 。

  [典型例題]

  例1 如圖1所示,在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中,有兩根水平放置且足夠長的平行金屬導軌AB、CD,在導軌的AC端連接一阻值為R的電阻,一根質量為m的金屬棒ab,垂直導軌放置,導軌和金屬棒的電阻不計。金屬棒與導軌間的動摩擦因數為 ,若用恒力F沿水平向右拉導體棒運動,求金屬棒的最大速度。

  分析:金屬棒向右運動切割磁感線,產生動生電動勢,由右手定則知,棒中有ab方向的電流;再由左手定則,安培力向左,導體棒受到的合力減小,向右做加速度逐漸減小的加速運動;當安培力與摩擦力的合力增大到大小等于拉力F時,加速度減小到零,速度達到最大,此后勻速運動,所以, ,

  例2 如圖2所示,線圈內有理想的磁場邊界,當磁感應強度均勻增加時,有一帶電量為q,質量為m的粒子靜止于水平放置的平行板電容器中間,則此粒子帶 ,若線圈的匝數為n,線圈面積為S,平行板電容器的板間距離為d,則磁感應強度的變化率為 。

  分析:線圈所在處的磁感應強度增加,發生變化,線圈中有感生電動勢;由法拉第電磁感應定律得, ,再由楞次定律線圈中感應電流沿逆時針方向,所以,板間的電場強度方向向上。帶電粒子在兩板間平衡,電場力與重力大小相等方向相反,電場力豎直向上,所以粒子帶正電。

  [針對訓練]

  1.通電直導線與閉合線框彼此絕緣,它們處在同一平面內,導線位置與線框對稱軸重合,為了使線框中產生如圖3所示的感應電流,可采取的措施是:

  (A)減小直導線中的電流

  (B)線框以直導線為軸逆時針轉動(從上往下看)

  (C)線框向右平動 (D)線框向左平動

  2.一導體棒長l=40cm,在磁感強度B=0.1T的勻強磁場中做切割磁感線運動,運動的速度v=5.0m/s,導體棒與磁場垂直,若速度方向與磁感線方向夾角β=30°,則導體棒中感應電動勢的.大小為 V,此導體棒在做切割磁感線運動時,若速度大小不變,可能產生的最大感應電動勢為 V

  3.一個N匝圓線圈,放在磁感強度為B的勻強磁場中,線圈平面跟磁感強度方向成30°角,磁感強度隨時間均勻變化,線圈導線規格不變,下列方法中可使線圈中感應電流增加一倍的是:

  (A)將線圈匝數增加一倍 (B)將線圈面積增加一倍

  (C)將線圈半徑增加一倍 (D)適當改變線圈的取向

  4.如圖4所示,四邊完全相同的正方形線圈置于一有界勻強磁場中,磁場垂直線圈平面,磁場邊界與對應的線圈邊平行,今在線圈平面內分別以大小相等,方向與正方形各邊垂直的速度,沿四個不同的方向把線圈拉出場區,則能使a、b兩點電勢差的值最大的是:

  (A)向上拉     (B)向下拉

  (C)向左拉    (D)向右拉

  5.如圖5所示,導線MN可無摩擦地沿豎直的長直導軌滑動,導線位于水平方向的勻強磁場中,回路電阻R,將MN由靜止開始釋放后的一小段時間內,MN運動的加速度可能是:

  (A).保持不變(B)逐漸減小(C)逐漸增大(D)無法確定

  6.在水平面上有一固定的U形金屬框架,框架上置一金屬桿ab,如圖所示(紙面即水平面),在垂直紙面方向有一勻強磁場,則:

  (A)若磁場方向垂直紙面向外并增長時,桿ab將向右移動

  (B)若磁場方向垂直紙面向外并減少時,桿ab將向左移動

  (C)若磁場方向垂直紙面向里并增長時,桿ab將向右移動

  (D)若磁場方向垂直紙面向里并減少時,桿ab將向右移

  7.如圖7所示,圓形線圈開口處接有一個平行板電容器,圓形線圈垂直放在隨時間均勻變化的勻強磁場中,要使電容器所帶電量增加一倍,正確的做法是:

  (A)使電容器兩極板間距離變為原來的一半

  (B)使線圈半徑增加一倍

  (C)使磁感強度的變化率增加一倍

  (D)改變線圈平面與磁場方向的夾角

  [能力訓練]

  1.有一銅塊,重量為G,密度為D,電阻率為ρ,把它拉制成截面半徑為r的長導線,再用它做成一半徑為R的圓形回路(R>>r).現加一個方向垂直回路平面的勻強磁場,磁感強度B的大小變化均勻,則

  (A)感應電流大小與導線粗細成正比

  (B)感應電流大小與回路半徑R成正比

  (C)感應電流大小與回路半徑R的平方成正比

  (D)感應電流大小和R、r都無關

  2.在圖8中,閉合矩形線框abcd,電阻為R,位于磁感應強度為B的勻強磁場中,ad邊位于磁場邊緣,線框平面與磁場垂直,ab、ad邊長分別用L1、L2表示,若把線圈沿v方向勻速拉出磁場所用時間為△t,則通過線框導線截面的電量是:

  (A) (B) (C) (D)BL1L2

  3.如圖9所示,矩形線框abcd的ad和bc的中點M、N之間連接一電壓表,整個裝置處于勻強磁場中,磁場的方向與線框平面垂直,當線框向右勻速平動時,以下說法正確的是( )

  (A)穿過線框的磁通量不變化,MN間無電勢差

  (B)MN這段導體做切割磁感線運動,MN間有電勢差

  (C)MN間有電勢差,所以電壓表有讀數

  (D)因為無電流通過電壓表,所以電壓表無讀數

  4.在磁感應強度為B,方向如圖10所示的勻強磁場中,金屬桿PQ在寬為L的平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動,PQ中產生的感應電動勢為E1;若磁感應強度增為2B,其它條件不變,所產生的感應電動勢大小變為E2,則E1與E 2之比及通過電阻R的感應電流方向為:

  (A)2:1,b→a (B)1:2,b→a

  (C)2:1,a→b (D)1:2,a→b

  5.如圖11所示,一個有彈性的金屬圓環被一根橡皮繩吊于通電直導線的下方,當通電直導線中電流I增大時,圓環的面積S和橡皮繩的長度L將

  (A)S減小,L變長   (B)S減小,L變短

  (C)S增大,L變長   (D)S增大,L變短

  6.A、B兩個閉合電路,穿過A電路的磁通量由O增加到3×103Wb,穿過B電路的磁通量由5×103Wb增加到6×103Wb。則兩個電路中產生的感應電動勢EA和EB的關系是:

  (A)EA>EB (B)EA=EB (C) EA<EB (D)無法確定

  7.如圖12所示。在有明顯邊界PQ的勻強磁場外有一個與磁場垂直的正方形閉合線框。一個平行線框的力將此線框勻速地拉進磁場。設第一次速度為v,第二次速度為2 v,則兩次拉力大小之比為F1:F2=____,拉力做的功之比為W1:W2=____,拉力功率之比為P1:P2=____,流過導線橫截面的電量之比為

  Q1:Q2=____

  8.如圖13所示,水平桌面上固定一個無電阻的光滑導軌,導軌左端有一個R=0.08歐的電阻相連,軌距d=50厘米。金屬桿ab的質量m=0.1千克,電阻r=0.02歐,橫跨導軌。磁感應強度B=0.2特的勻強磁場垂直穿過導軌平面。現用水平力F=0.1牛拉ab向右運動,桿ab勻速前進時速度大小為________米/秒;此時電路中消耗的電功率為________瓦,突然撤消外力F后,電阻R上還能產生的熱量為____焦。

  9.如圖14所示,M與N為兩塊正對的平行金屬板,勻強磁場垂直紙面向里,磁感應強度為B。ab是可以緊貼平板邊緣滑動的金屬棒,能以v1速度勻速向左或向右滑動。現有一個電子以v2速度自左向右飛入兩塊板中間,方向與板平行與磁場垂直。為使電子在兩板間做勻速直線運動,則

  v1的方向應如何?v1、v2的關系如何?

  10.如圖15所示,矩形線圈abcd共有n匝,ab邊長為L1,bc邊長為L2,置于垂直穿過它的均勻變化的勻強磁場中。平行正對放置的兩塊金屬板M和N,長為L,間距為h。今有一束帶電量為q、質量為m的離子流從兩板中央平行于板的方向以初速v0飛入板間,要使這些離子恰好能從兩板邊緣射出,求:①線圈abcd中磁感應強度的變化率如何?②兩板間的電場對每一個離子做多少功?

  [學后反思]_______________________________________________________

  __________________________________________________ 。

  參考答案

  自主學習 1.感生電場 感生電動勢 2.動生電動勢

  針對訓練 1.D 2.0.1 0.2 3.D 4.B 5.B 6.D 7.AC

  能力訓練 1.D 2.B 3.BD 4.D 5.A 6.D 7.1:2 1:2

  4:1 1:1 8.1m/s 0.1W 0.04J 9.

  10.

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