电磁感应中的电路、电量及图象问题

1、?新课标?高二物理人教版第三章电磁感应第六讲 电磁感应中的电路、电量与图象问题一课前预习练1.1 = q是电流在时间t的平均值，变形公式 q= It可以求时间t通过导体某一横截面的电荷量.2闭合电路中电源电动势 E、电压U夕卜电压(路端电压)U外三者之间的关系为 E= U+ U外，其中电源电动势 E的大小等于电源未接入电路时两极间的电势差.3 .电磁感应中的电路问题在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势.假设回路闭合， 那么产生感应电流，所以电磁感应问题常与电路知识综合考察.4 .解决与电路相联系的电磁感应问题的根本方法是：(1) 明确哪局部导体或电路产生感应

2、电动势，该导体或电路就是电源，其他局部是外电路.(2) 用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律确定感应电动势的方向.(3) 画等效电路图.分清外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键.(4) 运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解.5.电磁感应中的电量问题电磁感应现象过闭合电路某截面的电荷量q= I t，而 I =R n，那么q= n-，所以q只和线圈匝数、磁通量的变化量与总电阻有关，与完成该过程需要的时间无关.6 .电源部电流的方向是从负极流向正极，即从低电势流向高电势.7 .求解电路过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算.8.电磁感应中的图

3、象问题：对于图象问题，搞清物理量之间的函数关系、变化围、初始条件、斜率的物理 意义等，往往是解题的关键.9 .解决图象问题的一般步骤(1) 明确图象的种类，即是B t图象还是 一t图象，或者E- t图象、I t图象等.(2) 分析电磁感应的具体过程.(3)用右手定那么或楞次定律确定方向对应关系.(4) 结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式.(5) 根据函数关系式，进展数学分析，如分析斜率的变化、截距等.(6)画图象或判断图象.课堂探究练MNMF*KXKXKkXXKX*X1 .用一样导线绕制的边长为 L或2L的四个闭合导线框，以 一样的速度匀速进入右侧匀强磁场，如下

4、列图.在每个线框 进入磁场的过程中， M N两点间的电压分别为 U、U、U 和以下判断正确的选项是(B )A. Ua<UL<UC<UdB.c. Ua= Ub<u= uD. Lb<ia<ld<U=2 .如下列图，有一围足够大的匀强磁场，磁感应强度B= 0.2T，磁场方向垂直纸面向里.在磁场中有一半径r=0.4m的金属圆环，磁场与圆环面垂直，圆环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为R)= 2Q . 一金属棒 MN与圆环接触良好，棒与圆环的电阻均忽略不计.(1)假设棒以vo= 5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时 MN中的电动势和流过灯

5、 L1的电流；(2)撤去金属棒 MN假设此时磁场随时间均匀变化，磁 B 4w感应强度的变化率为=一T/s，求回路中的电动势和灯L1的电功率. t n解析(1)等效电路如下列图.EMN中的电动势 E= B-2r vo= 0.8 V MN中的电流1 = 亦 =0.8 A流过灯L1的电流11 = 2= 0.4 A B 2(2)等效电路如下列图回路中的电动势巳=云n r2= 0.64 VE2回路中的电流I '= 齐=0.16 A灯L1的电功率 I ' R= 5.12 X 102R3 如下列图，在直线电流附近有一根金属棒ab,当金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面匀速旋转到达

6、图中的位置时BD A.B.C.D.a端聚积电子b端聚积电子 金属棒电场强度等于零 ul>ul4 如下列图，一线圈用细杆悬于P点，开场时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置i ,n，川时位置n正好是细杆竖直位置，线圈的感应电流方向顺着磁场方向看去是DA.B.C.D.i,n,m位置均是顺时针方向i,n,m位置均是逆时针方向i位置是顺时针方向，n位置为零，川位置是逆时针方向 i位置是逆时针方向，n位置为零，川位置是顺时针方向5如下列图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和 一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面

7、对称，绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧O是线圈中心，那么 ，电流由 ，电流由，电流由 ，电流由A B为两个一样的环形线圈，共轴并靠近ABC 在磁极C2>迭芯转轴XOY运动流U乙D E经G流向 F经G流向 F经G流向 E经G流向先增大再减小 先减小再增大 先减小再增大 先增大再减小从X到O从X到O,从O到Y, 从O到Y,6 如图甲所示， 放置，A线圈过如图乙所示的电流I，那么A.B.C.D.7. 2021年9月25日，我国“神舟七号"载人飞船发射成功， 在离地面大约200km的太空运行假设载人舱中有一边长为 方向转至竖直方向，此时地磁场磁感应强度B= 4X

8、10 - 5T,求：1该过程中磁通量的改变量的大小是多少？2该过程线框中有无感应电流？设线框电阻为R= 0.1假设有电流那么通过线框的电荷量是多少？sin37 ° :0.8解析1设线框在水平位置时法线n方向竖直向上，穿过线框的磁通量 1= BSsin 37 ° = 6.0 X 10 一 Wb.当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右， 与磁感线夹角 e = 143°,穿过线框的磁通量2= BScos 143 ° =-8.0 X 10 一6 Wb,该过程磁通量的改变量大小=|1一2| = 1.4 X 10 5 Wb.2因为该过程穿过闭合线框的磁通量

9、发生了变化，所以一定有感应电流根据电磁感应定律得,A.B.C.D.F,E,E,F,在ti到t2时间A B两线圈相吸引 在t2到t3时间A B两线圈相排斥 ti时刻两线圈作用力为零 t 2时刻两线圈作用力最大50cm的正方形导线框，在宇航员操作下由水平 方向如下列图.Q,二 0.6 , cos37°E I = -R = ra t.通过的电荷量为 q= I t = 8在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环. 规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正. 当磁感应强度 B随时间t按图乙变化时，以下能正确表 示导体环中感应电流变化情况的是C A ° = 1.4 X 10

10、C.:AJ2 34: 1ils/-乩 1*乙24»/A/A1胚U2 3 4 51 2 3 >4 5:-k|<r1cD99 .粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形 线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如下列图，那么在移出过程中线框一 边a、b两点间的电势差绝对值最大的是 B x K薦K耳XM X >L_KX X X KABCDLx K：10如下列图，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为L,磁场方向垂直纸面向里，abed是位于纸面的梯形线圈，ad与be间的距离也为L, t = 0时刻

11、be边与磁场区域边界重合现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a be da方向为感应I随时间t变化的电流正方向，那么在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流 图线可能是B L 2L v v -匚n r?p11.如下列图，将直径为 d、电阻为R的闭合金属圆环从磁感应强度为B的匀强磁场中拉出，这一过程过金属圆环某一截面的电荷量为(A )A.Bn d24RB.2n BdRC.Bd2 Bd"BdD. niRX12在物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计"的仪器测定通过电路的电量如图2所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度线圈的匝数为n面积

12、为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为 R假设将线圈放在被测量的匀强磁场中，开场线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转 电流计测出通过线圈的电量为q,由上述数据可测出被测量磁场的磁感应强度为B 90°，冲击A.qRSB.qRnSC.2nSD.qR2S13如图甲所示，一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中， 设磁场方向向里为磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流I的正方向线圈与线圈中感应电流I随时间变化的图线如图乙所示，那么磁感应强度 B随时间变化的图线可能是 CD jjAB( B )14 用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如下列图,

13、当磁场以10T/s的变化率增强时，线框中 a、b两点间的电势差是A. db= 0.1VB. Uab= 0.1Vc. uab= 0.2VD. uab= 0.2V15. 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甲所示，当 磁场的磁感应强度 B随时间t如图乙变化时，图中正确表示 线圈中感应电动势 E变化的是A afJ/甲乙16. 如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强 磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示规定向下为正方向，导体棒ab垂直导轨放置, 除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒 ab在水平 外力F的作用下始终处于静

14、止状态.规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，那么 在02t0时间，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间或外力与时间关系的图线是D DO轴匀速转动磁感应强度为 B。一个电阻为R、半径为L、圆心角为45° O轴位于磁场边界，周期为T。，那么线框产生的感应电流XXXXXXX HXXXXXXXXXXX£?xX厂x17. 如下列图的区域有垂直于纸面向里的匀强磁场， 的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 的图象为规定电流顺时针方向为正 A x1 i/A1i/A-；!It9.1141 1i-1|iII1-1！LUi1 W11 tL/1 1 772Tt ：to-J_1_T

15、/2TtI1-1 ii1-AB，PAifAJ_i|11L_i11L_I1cH1/V772t°C-77 九T1DHX K X K-pXXX K pX X X K；iJcb-LQL2L3L Jf|ABcI)?新课标?高二物理人教版第三章电磁感应第六讲 电磁感应中的电路、电量与图象问题二1.如下列图，在OW xW2L的区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直 于xy坐标系平面纸面向里具有一定电阻的矩形线框abed位于xy坐标系平面，线框的 ab边与y轴重合，be边长为L.设线框从t = 0时 刻起在外力作用下由静止开场沿x轴正方向做匀加速运动， 那么线框中的感应电流i取逆时针方向的电流为正随时间t

16、变化的函数图象可能是图 中的D 2如下列图，宽度为 d的有界匀强磁场，方向垂直于纸面向里在纸面所在 平面有一对角线长也为 d的正方形闭合线圈 ABCD沿AC方向垂直磁场边 界匀速穿过该磁场区域.规定逆时针方向为感应电流的正方向，t = 0时C点恰好进入磁场，那么从 c点进入磁场开场到 A点离开磁场为止，闭合线圈中感 应电流随时间的变化图象正确的选项是A 3 如下列图，用粗细一样的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合正方形线框 a和b,以一样的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的重力, 假设闭合线框的电流分别为 la、Ib,那么|a : Ib为C A. 1 ：4B.

17、 1 ：2C. 1 ：1D. 不能确定2倍，现用电阻不计的导线将两环连接4 如下列图，两个一样导线制成的开口圆环，大环半径为小环半径的在一起，假设将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，a、b两点间电压为 U，假设将小环放入这个磁场中，大环在磁场外，a、b两点间电压为12,那么B A.U= 1B.UU UCH 4D.U2=5如下列图，竖直平面有一金属圆环，半径为a,总电阻为R指拉直时两端的电阻，磁感应强度为 B的匀强磁场垂直穿过环平面， 与环的最高点 A用铰链连接长度为 2a、电阻为R的导体棒ABAB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时, 那么这时AB两端的电压大小为A B点的线速度

18、为v,BavA. 丁 B.Bav"6-2BavC. 3 D. Bav6.三角形导线框 abc固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线 所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如下列图。规定线框中感应电流i沿顺时针方向为正方向，以下 i t图象中正确的选项是 B 10i 2 :hAD7.如图a所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂 另一个线圈Q, P与Q共轴，Q有变化电流，电流随时间 变化的规律如图b所示，P所受的重力为G桌面对P的支持力为N那么ADA. t1时刻N> GB. t2时刻N> GC. t3时刻NkGD. t4时刻 N= G

19、9 .如下列图，两平行的虚线间的区域存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框 行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与图aabc的ab边与磁场边界平 ab边垂直.那么以下列图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律？D 1;x1IvXXJ十x:X1:XXX10.图中A是一底边宽为L的闭合线框，其电阻为 艮 现使线框以恒定的速度 v沿x轴向右运动，并穿过图中 所示的宽度为d的匀强磁场区域，L < d,且在运动过程中线框平面始终与磁场方向垂直。假设以x轴正方向作为力的正方向，线框从图6所示位置开场运动的时刻作为时间的零点，那么在图所示的图像中，可

20、能正确反映上述过程中磁场对线框的作用力F随时间t变化情况的是 D FiC M K X I11 如下列图，一个菱形的导体线框沿着自己的对角做匀速运动，穿过具有一定宽度的匀强磁场区城，巳知对角线 AC的长度为磁场宽度的两倍且与磁场边界垂直下面对于线框中感应电流随时间交化的图象电 流以ABCD顺序流向为正方向，从 C点进入磁场开场计时正确的选项是B 12 如图甲所示，光滑导轨水平放 置在竖直方向的匀强磁场中， 匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示规定向下为正方向，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻 R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态.规定ab的方向为电流

21、的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，那么在02to时间，能正确反映流过导体棒 ab的电流与时间与外力与时间关系的图线是13 如下列图矩形导线框 abed放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示。磁感线方 向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示。t=0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在 04s时间，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象规定以向左为安培力域的尺寸如下列图从 t=0时刻开场，线框匀速横穿两个磁场区域以adf为线框中的电动势E的正方向，那么如下列图的四个E t关系示意图中正确的选项是 C 直于纸面，规定垂直于纸面向里为正方向,15.

22、半径为r带缺口的刚性金属 圆环在纸面上固定放置，在圆环 的缺口两端引出两根导线，分别 与两块垂直于纸面固定放置的 平行金属板连接，两板间距为d, 如图甲所示有一变化的磁场垂 磁场变化规律如图乙所示在 t=0时刻平行金属板之间中心有一重力不计、电荷量为q的静止微粒，那么以下说法中正确的选项是 A 0.2 n r2 dyX XX XX X11A.第2s上极板为正极B.第3s上极板为负极C.第2s末微粒回到了原来位置D.第3s末两极板之间的电场强度大小为16. 如下列图，在直角坐标系 xOy中，有边长为L的正方形金属线框 abed，其 一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点 O处.在y轴右侧的一、四 象限有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与 y轴平行.t =0时刻，线框以恒定的速度 v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域.取沿act