素养拓展课（二） 电磁感应中的三类典型问题(课件PPT)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第二册 (人教版)

电磁感应 第二章 素养拓展课(二)　 电磁感应中的三类典型问题 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R 学习目标 1.熟悉电磁感应中的常见图像问题，掌握图像问题的分析方法和解题基本思路． 2．应用电磁感应定律和欧姆定律解决电磁感应中的电路问题． 3．运用电磁感应定律和功能关系解决电磁感应中能量转化问题. 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R 1．问题概括 拓展点一　电磁感应中的图像问题 图像 类型 (1)电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即B－t图像、Φ－t图像、E－t图像和I－t图像 (2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像，即E－x图像和I－x图像 问题类型 (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 应用知识 左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律、相关数学知识等 知识方法探究 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R 2.解决图像问题的一般步骤 (1)明确图像的种类，即是B－t图像还是Φ－t图像，或者E－t图像、I－t图像等． (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． 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R (多选)(2019·全国卷Ⅱ)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计．虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场．将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好．已知PQ进入磁场时加速度恰好为零．从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是(　　) 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R 答案　AD 解析　PQ刚进入磁场时，加速度为零，则mgsin θ＝BIl，I＝eq \f(mgsin θ,Bl)，即电流恒定；且由题意知，MN刚进入磁场时与PQ刚进入磁场时速度相同． 情形1：若MN刚进入磁场时，PQ已离开磁场区域，则对MN，由mgsin θ＝BIl及右手定则知，通过PQ的电流大小不变，方向相反，故I－t图像如图A所示． 情形2：若MN刚进入磁场时，PQ未离开磁场区域，由于两导体棒速度相等，产生的电动势等大、反向，故电流为0，但两棒在重力作用下均加速直至PQ离开磁场，此时MN为电源，由E＝Blv，I＝eq \f(E,R总)，BIl－mgsin θ＝ma知，MN减速，电流减小，可能的I－t图像如图D所示． 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R [题后总结]　解决线框进出磁场问题需要注意的事项 (1)由线框的形状判断切割磁感线的有效长度是否变化，如何变化． (2)若只有一个磁场且足够宽，关注两个过程即可：进入磁场的过程；离开磁场的过程． (3)若有两个不同的磁场，还需注意线框的边分别在不同磁场时产生感应电流方向的关系． 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R [训练1] 如图所示，一底边长为L，底边上的高也为L的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L，宽为L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．t＝0时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图像可能是(　　) 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R 答案　A 解析　根据E＝BLv，I＝eq \f(E,R)＝eq \f(BLv,R)，三角形导体线框进、出磁场时，有效长度L都变小．再根据右手定则，进、出磁场时感应电流方向相反，进磁场时感应电流方向为正，出磁场时感应电流方向为负，故选A． 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R [训练2] 如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示，若规定顺时针方向为感应电流的正方向，下列各图中正确的是(　　) 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R 第二章　电磁感应 物理 选择性必修 第二册 R 答案　D 解析　0～1