河北省邢台市高中物理 第四章 电磁感应4.5 电磁感应现象的两类情况 10页

‎4.5 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 ‎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大小变化情况是( )‎ 图1‎ A．越来越大 B．越来越小 C．保持不变 D．无法判断 ‎【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2‎ A．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 ‎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3‎ A．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 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 ‎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5‎ A．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 ‎【方法技巧练】‎ 一、电磁感应中电路问题的分析技巧 ‎5．如图6所示，长为L＝‎0.2 m、电阻为r＝0.3 Ω、质量为m＝‎0.1 kg的金属棒CD垂直放在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也为L，棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R＝0.5 Ω的电阻，量程为0～‎3.0 A的电流表串联在一条导轨上，量程为0～1.0 V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定的外力F使金属棒右移，当金属棒以v＝‎ ‎2 m‎/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一电表未满偏．问：‎ 图6‎ ‎(1)此时满偏的电表是什么表？说明理由．‎ ‎(2)拉动金属棒的外力F有多大？‎ ‎(3)导轨处的磁感应强度多大？‎ ‎6．匀强磁场的磁感应强度B＝0.2 T，磁场宽度l＝‎3 m，一正方形金属框边长ad＝l′＝‎1 m，每边的电阻r＝0.2 Ω，金属框以v＝‎10 m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图7所示．求：‎ 图7‎ ‎(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的i－t图线；(要求写出作图依据)‎ ‎(2)画出ab两端电压的U－t图线．(要求写出作图依据)‎ 二、用能量观点巧解电磁感应问题 ‎7．如图8所示，将匀强磁场中的线圈(正方形，边长为L)以不同的速度v1和v2匀速拉出磁场，线圈电阻为R，那么两次拉出过程中，外力做功之比W1∶W2＝________.外力做功功率之比P1∶P2＝________.‎ 图8‎ ‎8．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图9所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m的小金属块从抛物线y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )‎ 图9‎ A．mgb B.mv‎2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2‎ ‎1．如图10所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是( )‎ 图10‎ A．磁场变化时，会在空间激发一个电场 B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D．以上说法都不对 ‎2．如图11所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将( )‎ 图11‎ A．不变 B．增大 C．减少 D．以上情况都有可能 ‎3．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图12所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是( )‎ 图12‎ A．v1＝v2，方向都向右 B．v1＝v2，方向都向左 C．v1>v2，v1向右，v2向左 D．v1>v2，v1向左，v2向右 ‎4．如图13所示，在匀强磁场中， MN和PQ是两条平行的金属导轨，而ab与cd为串联有电压表和电流表的两根金属棒，当两棒以相同速度向右运动时，正确的是( )‎ 图13‎ A．电压表有读数，电流表有读数 B．电压表无读数，电流表无读数 C．电压表有读数，电流表无读数 D．电压表无读数，电流表有读数 ‎5．如图14甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab始终垂直于框架．图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F安随时间t的变化关系，则图中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是( )‎ 图14‎ ‎6．如图15所示，在一均匀磁场中有一导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一段导体杆，它可在ab，cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则( )‎ 图15‎ A．ef将减速向右运动，但不是匀减速 B．ef将匀减速向右运动，最后停止 C．ef将匀速向右运动 D．ef将往返运动 ‎7．如图16所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围的区域内有一垂直纸面向里的变化的磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按下图中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体环将受到向上的磁场力作用( )‎ 图16‎ ‎8．如图17所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平．在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平．线圈从水平面a开始下落．已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离．若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb，Fc和Fd，则( )‎ 图17‎ A．Fd>Fc>Fb B．FcFb>Fd D．Fc