2022-2023年高考物理一轮复习 电磁感应现象的两类情况

电磁感应现象的两类情况\n在他的电磁理论中指出：的磁场能在周围空间激发,这种电场叫感生电场.一、感生电场的产生麦克斯韦变化电场\n1.由产生的电动势叫感生电动势.2.感生电动势大小：E＝.3.方向判断：由定律和定则判定.二、感生电动势的产生感生电场楞次右手螺旋\n1.由于产生的电动势叫动生电动势.2.动生电动势大小：(B的方向与v的方向垂直).3.方向判断：定则.三、动生电动势的产生导体运动E＝Blv右手\n1.判断下列说法的正误.(1)只要磁场变化,即使没有电路,在空间也将产生感生电场.()(2)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.()(3)动生电动势(切割磁感线产生的电动势)产生的原因是导体内部的自由电荷受到洛伦兹力的作用.()(4)产生动生电动势时,洛伦兹力对自由电荷做了功.()√√√×\n2.研究表明,地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用.在北半球若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为5×10－5T.鸽子以20m/s的速度水平滑翔,鸽子两翅展开可达30cm左右,则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为________V,____(填“左”或“右”)侧电势高.3×10－4左\n一、感生电场和感生电动势1.感生电场的产生如图1所示,B变化时,就会在空间激发一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动,而产生感应电流.图1\n2.变化的磁场周围产生的感生电场,与闭合电路是否存在无关.如果在变化的磁场中放一个闭合回路,回路中就有感应电流,如果无闭合回路,感生电场仍然存在.3.感生电场可用电场线形象描述.感生电场是一种涡旋电场,电场线是闭合的,而静电场的电场线不闭合.4.感生电场(感生电动势)的方向一般由楞次定律判断,感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝计算.\n例1(多选)某空间出现了如图2所示的一组闭合的电场线,这可能是图2A.沿AB方向的磁场在迅速减弱B.沿AB方向的磁场在迅速增强C.沿BA方向的磁场在迅速增强D.沿BA方向的磁场在迅速减弱√√\n闭合回路(可假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向.判断思路如下：\n例2如图3甲所示,线圈总电阻r＝0.5Ω,匝数n＝10,其端点a、b与R＝1.5Ω的电阻相连,线圈内磁通量变化规律如图乙所示.关于a、b两点电势φa、φb及两点电势差Uab,正确的是图3A.φa>φb,Uab＝1.5VB.φa<φb,Uab＝－1.5VC.φa<φb,Uab＝－0.5VD.φa>φb,Uab＝0.5V√\n解析从题图乙可知,线圈内的磁通量是增大的,根据楞次定律,感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反,即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外,根据右手螺旋定则可知,线圈中感应电流的方向为逆时针方向.在回路中,线圈相当于电源,由于电流的方向是逆时针方向,所以a相当于电源的正极,b相当于电源的负极,所以a点的电势高于b点的电势.\n二、动生电场和动生电动势1.动生电场的产生如图4所示,导体棒CD在匀强磁场中运动.自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力.若CD向右匀速运动,由左手定则可判断自由电子受到沿棒向下的洛伦兹力作用,C端电势高,D端电势低.随着C、D两端聚集电荷越来越多,在CD棒间产生的电场越来越强,当电场力等于洛伦兹力时,自由电荷不再定向运动,C、D两端形成稳定的电势差.图4\n2.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移动电荷的非静电力感生电场对自由电荷的电场力导体中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化磁场中的线圈部分做切割磁感线运动的导体方向判断方法由楞次定律判断通常由右手定则判断,也可由楞次定律判断大小计算方法由E＝计算通常由E＝Blvsinθ计算,也可由E＝计算\n例3如图5所示,边长为L的正方形线圈与足够大的匀强磁场垂直,磁感应强度为B.当线圈按图示方向以速度v垂直B运动时,下列判断正确的是A.线圈中无电流,φa＝φb＝φc＝φdB.线圈中无电流,φa＞φb＝φd＞φcC.线圈中有电流,φa＝φb＝φc＝φdD.线圈中有电流,φa＞φb＝φd＞φc解析线圈在运动过程中,穿过线圈的磁通量不变,所以在线圈中不会产生感应电流,C、D错误；导线两端有电势差,根据右手定则,可知A错误,B正确.√图5\n[学科素养]通过例2和例3,加深对感生电动势和动生电动势的理解,掌握它们方向的判断方法,并会对两者进行区分,体现了“科学思维”的学科素养.\n三、导体棒转动切割产生动生电动势的计算图6\n图7\n例4长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,如图8所示,磁感应强度大小为B.求：图8(1)金属棒ab两端的电势差；\n(2)经时间Δt金属棒ab所扫过的面积中通过的磁通量为多少？此过程中的平均感应电动势多大？解析经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积\n1.(感生电场和感生电动势)如图9所示,内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上,环内有一带负电的小球,整个装置处于竖直向下的磁场中,当磁场突然增强时,小球将图9A.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√1234\n2.(感生电场和感生电动势)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10甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间t按如图乙所示规律变化时,下列四个图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是图10√1234\n1234\n3.(转动切割产生的动生电动势)如图11所示,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为φa、φb、φc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是A.φa＞φc,金属框中无电流B.φb＞φc,金属框中电流方向沿abca图11√1234\n解析金属框abc平面与磁场方向平行,转动过程中磁通量始终为零,所以无感应电流产生,选项B、D错误；转动过程中bc边和ac边均切割磁感线,产生感应电动势,由右手定则判断φa<φc,φb<φc,选项A错误；1234\n4.(平动切割产生的动生电动势)如图12所示,“∠”形金属框架MON所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,金属棒ab能紧贴金属框架运动,且始终与ON垂直,金属棒与金属框架粗细相同,且由同种材料制成.当ab从O点开始(t＝0)匀速向右平动时,速度为v0,∠MON＝30°.图12(1)试求bOc回路中感应电动势随时间变化的函数关系式.1234\n解析t＝0时ab从O点出发,经过时间t后,ab匀速运动的距离为s,则有s＝v0t.则金属棒ab接入回路的bc部分切割磁感线产生的感应电动势为1234\n(2)闭合回路中的电流随时间变化的图象是_____.√1234