高中物理第4章电磁感应5电磁感应现象的两类情况练习新人教选修3-2
10页1、第5节电磁感应现象的两类情况1电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷作用,使得其他形式的能量转化为电能2变化的磁场在周围空间激发出电场,在此空间的闭合导体中的自由电荷,在这种电场的作用下定向运动,产生感应电流或者说导体中产生了感应电动势(这种电动势叫感生电动势)在这种情况下,所谓的非静电力就是这种感生电场对自由电荷的作用3一段导体在做切割磁感线运动时,导体内的自由电荷在洛伦兹力的作用下定向运动形成感应电流,或者说导体中产生了感应电动势(这种电动势叫动生电动势),这时的非静电力与洛伦兹力有关4下列说法中正确的是()A感生电场是由变化的磁场产生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答案AC解析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螺旋定则判断,A、C项正确5如图1所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平速度v抛出,且棒与磁场垂直,设棒在落下的过程中方向不变且不计空气阻力,则金属棒在运动的过程中产生的感应电动势
2、大小变化情况是()图1A越来越大 B越来越小C保持不变 D无法判断答案C解析在运用公式EBlv进行感应电动势的运算时,要注意该公式中B、l、v三者必须互相垂直如果不互相垂直,要进行相应的分解后运用分量代入运算本题中切割速度为金属棒的水平分速度,水平分速度不变,故感应电动势大小保持不变,选C.【概念规律练】知识点一电磁感应现象中的感生电场1某空间出现了如图2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()图2A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答案AC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:原磁场方向向下且沿AB方向减弱,或原磁场方向向上,且沿BA方向增强,所以A、C有可能点评感生电场的方向判断与感应电流方向判断的方法相同,都用楞次定律2如图3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
3、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()图3A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答案CD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FN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FBqv,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,其大小随速度先减小后增大,因此压力FN也不一定始终增大故正确答案为C、D.点评变化的磁场可产生感生电场,感生电场的存在与是否有闭合回路无关,只要在这种电场中存在自由电荷,自
4、由电荷就会在这种感生电场的作用下发生定向移动知识点二感生电动势与动生电动势3在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图4甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间t发生如图乙所示变化时,下图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是()图4答案A解析在第1 s内,由楞次定律可判定电流为正,其产生的感应电动势E1S;在第2 s和第3 s内,磁场B不变化,线圈中无感应电流;在第4 s和第5 s内,B减小,由楞次定律可判定,其电流为负,产生的感应电动势E2,由于B1B2,t22t1,故E12E2,由此可知,A项正确点评计算感生电动势,需利用公式En.4如图5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()图5A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答案AB解析根据动生电动势的定义,A项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,B项正确,C、D项错误点评感生电动
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