1、5 电磁感应现象的两类情况同学们，前几节我们学习了电磁感应有关规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1(2020山东校级期中)穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2 Wb，则()A线圈中感应电动势每秒增加2 VB线圈中感应电动势每秒减少2 VC线圈中无感应电动势D线圈中感应电动势保持不变【答案】D【解析】由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势 Ent121 V2 V，感应电动势是一个定值，不随时间变化，故A、B、C 错误，D 正确2(2019上海名校一模)如图，水平面上有一固定的U形金属框架，竖直向下的匀强磁场穿过框架，要使框架上的金属杆ab产生由a到b的电流，则杆ab
2、()A向右移动B向左移动C不动D不动，但磁场增强【答案】B【解析】杆ab向右运动时，做切割磁感线运动，由右手定则判断知杆ab中产生的感应电流方向由b到a，故A错误杆ab向左运动时，做切割磁感线运动，由右手定则判断知杆ab中产生的感应电流方向由a到b，故B正确杆ab不动时，穿过闭合回路的磁通量不变，没有感应电流产生，故C错误杆ab不动，磁场增强时，穿过闭合回路的磁通量增加，由楞次定律知杆ab中产生的感应电流方向由b到a，故D错误一、电磁感应现象中的感生电场1感生电场：磁场_时在空间激发的一种电场2感生电动势：由_产生的感应电动势3感生电动势中的非静电力：_对自由电荷的作用变化感生电场感生电场二、
3、电磁感应现象中的洛伦兹力1成因：导体棒做切割磁感线运动时，棒中的_随棒一起定向运动，并因此受到洛伦兹力2动生电动势：由于_而产生的感应电动势3动生电动势中的非静电力：与_有关自由电荷导体运动洛伦兹力若导体棒垂直磁场一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？为什么？【答案】不会若导体棒一直运动下去，当导体棒内部自由电荷在电场中所受电场力与洛伦兹力相等时，自由电荷将不再运动.1对感生电场的理解：麦克斯韦在他的电磁理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的(2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关(3)感生电场的方向根
4、据闭合电路(或假想的闭合电路)中感应电流的方向确定感生电动势2感生电动势的产生由感应电场使导体产生的电动势叫感生电动势感生电动势在电路中的作用就是充当电源，其电路就是内电路，当它与外电路连接后就会对外电路供电变化的磁场在闭合导体所在空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势由此可见，感生电场就相当于电源内部的所谓的非静电力，对电荷产生力的作用例1 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，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
5、(如图所示)()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，之后沿顺时针方向加速运动D磁场力对小球一直不做功解析：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
6、做圆周运动的向心力，其中 FqvB，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mv2r，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.答案：CD1(多选)(2020鹿城校级期中)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1运动导体中的自由电子，不仅随导
7、体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，如图所示因此，导体中的电子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为F合ev合B，F合与合速度v合垂直动生电动势的理解2自由电子沿导体棒向下运动时，导体棒下端出现过剩的负电荷，上端出现过剩的正电荷，并在棒中出现由上端指向下端的静电场，使电荷受到向下的静电力，随着电荷的积累，场强增加，当作用到自由电荷上的静电力与洛伦兹力沿导体棒方向的分力互相平衡时，自由电荷停止定向移动，导体棒两端产生一个稳定的电势差，即为导体两端产生的感应电动势这就是动生电动势例2(2020河北校级模拟)如图，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
8、B，方向平行于ab边向上当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是()A.UaUc，金属框中无电流B.UbUc，金属框中电流方向沿 abcaC.Ubc12Bl2，金属框中无电流D.Ubc12Bl2，金属框中电流方向沿 acba解析：导体棒 bc、ac 做切割磁感线运动，产生感应电动势，根据右手定则，感应电动势的方向从 b 到 c，或者说是从 a 到 c，故 UaUbUc，磁通量一直为零，不变，故金属框中无电流，故 A 错误，B 错误；感应电动势大小 EBlvBll2 12Bl2，由于 UbUc，所以 Ubc12Bl2
9、，磁通量一直为零，不变，金属框中无电流，故 C 正确，D 错误；故选 C.答案：C2(多选)(2020滨州名校期末)下列关于动生电动势的说法中正确的有()A动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的B因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力做功产生的C动生电动势的产生与电场力有关D动生电动势的方向可以由右手定则来判定【答案】AD【解析】因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势，导体中的自由电荷随导体在磁场中运动，受到洛伦兹力，而向导体一端移动，动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的，故A正确，B错误；由上分析，可知，动生电动势的产生与电场力无关，故C错误
10、；动生电动势的方向可以由右手定则来判定，故D正确感生电动势和动生电动势的区别与联系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 Ent 计算通常由 EBlvsin 计算，也可由 Ent 计算动生电动势和感生电动势的相对性动生电动势和感生电动势的划分，在某些情况下只有相对意义将条形磁铁插入线圈中，如果在相对于磁铁静止的参考系内观察，磁铁不动，空间中各点的
11、磁场也没有发生变化，而线圈在运动，线圈中产生的是动生电动势如果在相对线圈静止的参考系内观察，则看到磁铁在运动，引起空间磁场发生变化因而，线圈中产生的是感生电动势把电动势看作动生电动势还是感生电动势，决定于观察者所在的参考系例3 如图所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2，磁场的磁感应强度为0.2 T求：(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？
12、解析：(1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势3 s 末，夹在导轨间导体的长度为lvttan 3053tan 30 m5 3 m此时 EBlv0.25 35 V5 3 V电路电阻为 R(155 310 3)0.2 8.196 所以 IER1.06 A.(2)3 s 内回路中磁通量的变化量 BS00.212155 3 Wb15 32 Wb3 s 内电路产生的平均感应电动势为Et 15 323 V52 3 V.答案：(1)5 3 m 5 3 V 1.06 A(2)15 32 Wb 52 3 V3在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()【答案】C【解析】据麦克斯韦电磁理论，恒定的感生电场，必须由均匀变化的磁场产生，C对
