第二章电磁感应及其应用电磁感应定律中的电学问题课件高二下学期物理教科版选择性

电磁感应定律中的电学问题求平均感应电动势△t近于0时，E为瞬时感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度求瞬时感应电动势，v是瞬时速度1、感应电动势的有无取决于:磁通量是否变化3、感应电动势的方向判断方法：楞次定律或右手定则2、感应电动势E大小的求解:温故知新电磁感应中的电路问题一1、电磁感应中电路知识的关系图2、“三步走”分析电路为主的电磁感应问题[例1](多选)如图所示，由某种粗细均匀的金属条制成的矩形线框abcd固定在纸面内，匀强磁场垂直纸面向里。一导体棒PQ放在线框上，在水平拉力F作用下沿平行ab的方向匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(

)A．通过PQ的电流先增大后减小B．PQ两端电压先增大后减小C．拉力F的功率先减小后增大D．通过ad的电流先增大后减小BC【例2】如图所示,把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,一长度为2a,电阻等于R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持接触良好,当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心时,求:(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN。(2)电路中消耗的热功率。考法(一)导体棒平动切割的电路问题1、用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框、以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是(

)A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud

B．Ua＜Ub＜Ud＜UcC．Ua＝Ub＝Uc＝Ud

D．Ub＜Ua＜Ud＜UcB考法(二)导体棒转动切割的电路问题A考法(三)磁场变化引起的电路问题3、如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R＝0.1Ω，边长l＝0.2m。求：(1)在t＝0到t＝0.1s时间内，金属框中的感应电动势E；(2)t＝0.05s时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；(3)在t＝0到t＝0.1s时间内，金属框中电流的电功率P。电磁感应中的电荷量问题二

我们知道，导体棒切割磁感线时会产生感应电动势，如果是闭合回路，在回路中会有感应电流的产生。那么，如何求出通过闭合电路某截面的电荷量呢？电荷量的大小又与哪些因素有关呢？(1)由上式可知，通过某一截面的感应电荷量q仅由线圈匝数n、回路电阻R和磁通量的变化量ΔΦ决定，与时间长短无关。(2)求解电路中通过的电荷量时，I、E均为平均值。闭合回路中磁通量发生变化时，电荷发生定向移动而形成感应电流，在Δt内通过某一截面的电荷量：【例题1】如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆形导线框内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路中的定值电阻为R，其余部分电阻忽略不计.试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上通过的电荷量.解析

MN从圆环的左端滑到右端的过程中，ΔΦ＝B·ΔS＝B·πr2【例题2】轻质细线吊着一质量为m＝0.42kg、边长为L＝1m、匝数n＝10的正方形线圈，其总电阻为r＝1Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图1甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示。(取g＝10m/s2)(1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针；(2)求线圈的电功率；(3)求在t＝4s时轻质细线的拉力大小。

例3、

如图甲所示，有一面积为S＝100cm2金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1至t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？

解析：由楞次定律可以判断金属环中感应电流的为逆时针方向。【例题4】如图8所示，正方形金属线圈位于纸面内，边长为L，匝数为N，电阻为R，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直于纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，当线圈从图示位置绕OO′转过90°时，穿过线圈某横截面的总电荷量为（

）图8√电磁感应中的图像问题三1、电磁感应图像问题的常见种类

2、分析方法像像像

3、

解决图像问题的一般步骤（1）明确图像的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t

图、I－t图等；（2）分析电磁感应的具体过程；（3）用右手定则或楞次定律确定方向及对应关系；

（4）结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知

识写出相应的函数关系式；（5）根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；（6）画图像或判断图像。4、电磁感应中图像类选择题的两个常用方法

（1）排除法定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势（增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化），特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项。

（2）函数法根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图像进行分析和判断。【例题1】如图甲所示，矩形线圈abcd位于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈所在平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示.以图中箭头所示方向为线圈中感应电流i的正方向，以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B的正方向，则下列图中能正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的是（

）C考法(一)根据给定的电磁感应过程选择有关图像【例题2】如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻，规定电流方向逆时针为正，在如图所示图线中，正确反映感应电流强度随时间变化规律的是（

）c

★线圈进、出方向不变磁场，线圈中感应电流方向反向考法(二)根据给定的图像分析电磁感应过程[例题3]如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在0≤x≤1.0m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长L＝0.5m、电阻R＝0.25Ω的正方形线框abcd，当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以v＝1.0m/s的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点，在0≤t