4.5电磁感应现象的两类情况-2022-2023学年高二物理 讲义（人教版选修3-2）(1)（含答案）

4.5电磁感应现象的两类情况 【基础知识梳理】 知识点01 电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 （1）定义：变化的磁场能在周围空间激发电场，我们把这种电场叫做感生电场。如图所示，磁场变化时产生了感应电动势，感生电场对自由电荷的作用“扮演”了非静电力的角色。 （2）感生电场方向的判断 2.感生电动势：感生电场使导体中产生的电动势叫感生电动势。感生电动势在电路中的作用使充当电源，器电路就是内电路，它与外电路连接就会对外电路供电。 知识点02 电磁感应现象中的洛伦兹力 1.洛伦兹力与动生电动势 一段导体做切割磁感线运动时，导体内自由电荷对导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力作用。自由电荷在洛伦兹力作用下定向移动，这样，异种电荷就分别在导体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势。若电路闭合，则电路中产生感应电流。 2.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 非静电力的 感生电场对自由电荷的作用力 但体重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 处于变磁场中的线圈部分 做切割磁感线运动导体 方向的判断方法 由楞次定律和右手螺旋定则判断 通常由右手定则判断，也可由楞次定律判断 计算方法 【例题讲解】 1、感生电动势和动生电动势 1．轻质细线吊着一匝数为100匝、总电阻为2.5Ω的匀质正三角形闭合金属线框，线框的质量为600g，线框的顶点正好位于半径为10cm的圆形匀强磁场的圆心处，线框的上边水平，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示。从0时刻开始经过一段时间后细线开始松弛，取g=10m/s2，π=3。则（　　） A．线框中有沿逆时针方向逐渐增大的感应电流 B．线框中磁通量的变化率为1.5×10-2Wb/s C．t=8s时，线框中产生的感应电动势的大小为0.25V D．t=10s时，细线开始松弛 【答案】C 【详解】AC．根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为根据欧姆定律可得电流为根据楞次定律可知，感应电流逆时针方向，故A错误，C正确；B．根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为线框中磁通量的变化率为故B错误；D． t=10s时，由图可知B=5T根据几何关系可得框的有效长度为L=r=0.1m线框受到的安培力为因为所以细线并未开始松弛，故D错误。故选C。 2．如图所示，平行导轨间的距离为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面。一根足够长的金属棒与导轨成60°角放置。金属棒电阻为R，导轨的电阻不计，当金属棒以v沿垂直于棒的方向滑行时，则下列说法正确的是（　　） A．电阻R两端电压大小 B．金属杆中感应电流大小 C．金属杆受到的安培力大小 D．电阻R的电功率 【答案】D 【详解】AB．ab中产生的感应电动势为通过回路的电流为 电阻R两端电压大小故AB错误。C．金属杆受到的安培力大小选项C错误；D．电阻R的电功率选项D正确。 故选D。 3．如图所示是铜制圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平固定的转轴上，它的边缘正好在两磁极之间（磁板未画出;磁场方向和铜盘盘面垂直），两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。设铜盘沿顺时针方向（从左向右看）匀速转动，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，关于通过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　） A．正弦式交变电流 B．恒定电流，电流方向从上向下通过电阻R C．恒定电流，电流方向从下向上通过电阻R D．电流大小不断变化，电流方向从下向上通过电阻R 【答案】C 【详解】圆盘转动时，相当于半径切割磁感线，因为匀速转动，则产生恒定不变的感应电流，根据右手定则可知，D点相当电源的正极，则电流方向从下向上通过电阻R。故选C。 4．（多选）轻质细线吊着一质量为 ... ...