电磁感应问题专题讲解（课件）高中物理选择性（鲁科版）

2.2.2电磁感应问题专题讲解问题分类一、电磁感应现象中感应电荷量的计算二、电磁感应与图象综合问题三、电磁感应与电路综合问题四、电磁感应中的动力学与平衡问题五、电磁感应中的能量问题一、电磁感应现象中感应电荷量的计算（1）公式推导：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流，设在时间Δt内通过导体很界面的电荷量为q,则根据电流的定义式：上式中n为线圈的匝数，ΔΦ为磁通量得变化量,R为闭合电路的总电阻。一、电磁感应现象中感应电荷量的计算（2）公式理解：1、感应电荷量

与磁通量的变化量大小有关，而与磁通量变化快慢无关，即无论磁通量变化是否均匀，都可用此式计算通过导体横截面的电荷量。2、磁通量的变化量ΔΦ是指穿过某一面积末时刻的磁通量Φ2与穿过这一面积初时刻的磁通量Φ1之差，即ΔΦ=|Φ2-Φ1|，在计算ΔΦ时，通常只取其绝对值，如果Φ2与Φ1从不同方向穿过某一相同的面积，那么它们的符号相反。例题1例题1、如图所示，在一长直导线右侧放一矩形线框abcd，导线中通有稳恒电流Ⅰ，现将线框由位置Ⅰ移到位置Ⅱ，第一次是平移，第二次是以bc边为轴旋转180°，两次线框中产生的感应电量分别为Q1和Q2，则（）A．Q1＞Q2 B．Q1＝Q2 C．Q1＜Q2 D．无法确定Q1与Q2的大小关系C例题2例题２、

如图所示，将一半径为r的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B的匀强磁场中用力握中间成“8”字型，并使上、下两圆半径相等．如果环的电阻为R，则此过程中流过环的电荷量为(

)B二、电磁感应与图象综合问题一、图像问题的三种类型（１）由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像。（２）由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。（３）根据图像定量计算。二、分析方法研究这些图像时，主要弄清楚坐标轴表示的物理量、截距、斜率等的物理意义，要注意相关规律的应用，如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等。求解释要注意分清“过程段”，对每个阶段导体的切割情况或回路的变化情况都要仔细分析，并进一步确定电动势和电流等的变化规律，有的甚至要对线框进行受力分析和运动分析。例题３例题３、如图所示，一个边长为L的正方形导线框沿x轴正方向匀速穿过匀强磁场区域。以x轴的正方向为安培力的正方向，从线框在图示位置的时刻开始计时，关于线框所受的安培力随时间变化的图像，正确的是（）AB．C．D．D例题４例题４、如图，一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框，直角边长度为2d，匀速穿过垂直于纸面向里、宽度为d的匀强磁场区，线框中将产生随时间变化的感应电流i，设逆时针为线框中电流的正方向，当一直角边与磁场左边界重合时开始计时，则图中正确的是（）D例题５例题５、如图所示，直角三角形导体框abc固定在匀强磁场中，磁场方向垂直于导体框平面，磁感应强度随时间均匀增加。导体框ab边所受的安培力为F，规定向左为正方向，则下列关系图像可能正确的是（）D三、电磁感应与电路综合问题闭合电路电磁感应（１）电磁感应与电路知识的关系联系１：电动势E联系２：功和能例题６例题６、如图所示，水平面的虚线之上有垂直于纸面向里足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B。边长为a、总电阻为R的正方形导线框PQMN沿PN方向以大小为v的速度匀速运动，则PM刚进入磁场时（）A例题７、如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，导轨间距为l，bc间电阻为R，其它部分电阻不计。导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为M、N。并与导轨成θ角，金属杆以ω的角速度绕N点由图示位置逆时针匀速转动到与导轨ab垂直。转动过程中金属杆与导轨始终接触良好，金属杆电阻忽略不计，则在金属杆转动过程中（）例题７B三、电磁感应与电路综合问题的思考（１）对电磁感应中，充当电路电源的是什么?切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈相当于电源。（２）怎么决定电源的内阻？产生电动势的那部分导体或者线圈的电阻相当于电源的内阻，其他部分的电阻相当于外电阻。（３）路端电压和感应电动势的区别？“电源”两端的电压为路段电压，而不是感应电动势。（４）电磁感应中电路问题的分析方法用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定电动势的大小和方向画出等效电路图根据电路知识求解例题８、如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO′上，随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、极板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态，已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（）例题８C四、电磁感应中的动力学与平衡问题电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，从而影响其运动状态，故电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。解决此类问题要将电磁学知识和力学知识综合应用。(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。(2)根据欧姆定律求感应电流的大小。(3)分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）。(4)应用力学规律列方程求解。电磁感应中的力学问题比纯力学问题多一个安培力，处理方法与纯力学问题相同，但应注意安培力的大小和方向确定。例题９、如题图所示，静置于水平面的矩形闭合线圈abcd，匝数为n，总电阻为R，长度ab＝L1，bc＝L2，该线圈的中轴线PQ两侧分别有磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于线圈平面。两磁场同时以大小为v的速度水平向右运动瞬时，线圈所受磁场作用力大小F为（）例题９A例题10、如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，正方形金属线框从磁场上方无初速度下落，在下落过程中，线框的bc边始终与磁场的边界平行，完全进入磁场后再从磁场中离开，下列说法正确的是（）例题10D例题11、间距为L的平行光滑金属导轨PQ、MN固定在水平绝缘桌面上，整个装置处于竖直向下的磁场中，沿MN方向建立Ox坐标，磁感应强度大小B随坐标x的关系为B＝B0+kx（B0、k均为大于零的常数）。将质量为m的金属杆ab锁定在坐标原点O处，P、M间接一恒流装置，该装置可使回路保持恒定的电流I，电流方向由P到M，如图所示。某时刻解除锁定的同时对ab施加一个大小为2B0IL、方向沿x轴正方向的恒定外力，使ab从静止开始向右运动，ab始终与导轨垂直且接触良好。则在运动过程中，金属杆ab（）例题11C五、电磁感应中的能量问题（1）能量转化其他形式的能量电能焦耳热或其他形式的能(２)求解焦耳热Q的三种方法三种求法例题12、如图所示，在光滑水平面内固定一个无限长直导线，导线中通有恒定电流，在其右侧有一个质量为m的正方形导体框，以初速度v在水平面内运动，v的方向与电流方向成60°，则（）例题12C例题13、如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨，固定在同一水平面上，其间距为L＝1m，左端通过导线连接一个R＝的定值电阻。整个导轨处在磁感应强度大小B＝1T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。质量m＝、长度L＝1m、电阻r＝的均质金属杆垂直于导轨放置，且与导轨接触良好，在杆的中点施加一个垂直于金属杆的水平拉力F，使其由静止开始运动。金属杆运动后，拉力F的功率P＝8W保持不变，当金属杆的速度稳定后，撤去拉力F。下列说法正确的是（）例题13C五、解决能量问题的基本步骤（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。（2）画出等效电路，求出回路中消耗电功率的表达式。（3）分析导体机械能的变化，用能量守恒定律得到导体做功的功率的变化与回路中电功率的