专题7电磁感应中的电路、电荷量问题-2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第二册）

第二章 电磁感应 专题7 电磁感应中的电路、电荷量问题 【核心素养目标】 物理观念 电磁感应现象 楞次定律 法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律 科学思维 掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和基本解题思路. 科学探究 掌握电磁感应现象中感应电荷量求解的基本思路和方法． 科学态度与责任 通过电磁感应和电路部分知识的综合应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　电磁感应中的电路问题 【重难诠释】 处理电磁感应中电路问题的一般方法 1．明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体相当于电源，其他部分是外电路． 2．画等效电路图，分清内、外电路． 3．用法拉第电磁感应定律E＝n或E＝Blvsin θ确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向．注意在等效电源内部，电流方向从负极流向正极． 4．运用闭合电路的欧姆定律、串并联电路特点、电功率等公式求解． 【典例精析】 例1．如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1 000匝、面积S＝2×10－2 m2、电阻r＝1 Ω，在线圈外接一阻值为R＝4 Ω的电阻．把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示．求： (1)0～4 s内，回路中的感应电动势； (2)t＝5 s时，电阻两端的电压U. 例2．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，如图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差的绝对值最大的是(　　) 【规律方法】 1．“电源”的确定方法：“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”，该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”． 2．电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极流向负极． 知识点二　电磁感应中的电荷量问题 【重难诠释】 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(感应电荷量)q＝·Δt＝·Δt＝n··Δt＝. 由上式可知，线圈匝数一定时，通过某一截面的感应电荷量仅由回路电阻和磁通量的变化量决定，与时间无关． 【典例精析】 例3．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为d和2d的单匝闭合线框a和b，以相同的速度将线框从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外．若此过程中流过两线框的电荷量分别为Qa、Qb，则Qa∶Qb为(　　) A．1∶4 B．1∶2 C．1∶1 D．不能确定 例4．物理实验中，常用一种叫作“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量．如图所示，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．已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可得出被测磁场的磁感应强度为(　　) A. B. C. D. 针对训练 一、单选题 1．两根足够长的光滑导轨竖直放置，底端接电阻。将金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与匀强磁场垂直，如图所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（　　） A．释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度 B．金属棒向下运动时，流过电阻的电流方向为 C．电路产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 D．金属棒不会回到初始位置 2．如图所示，螺线管匝数匝，横截面积，螺线管导线电阻，电阻，磁感应强度B的图像如图所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（　　） A．通过电阻R的电流方向是从A到C B．感应电流的大小保持不变为1.2A C．电阻R的电压为4.8V D．C点的电势为3.2V 3．如图所示，闭合矩形导体线圈从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈边的长度，不计空气阻力，则（　　） A．边刚进入磁场时与边刚穿出磁场时线框中的感应电流的方向相同 B．线框从上端进入磁场的过程和从下端离开磁场的过程中，通过导体横截面的电量数值相等 C．从线圈边进入磁场到边穿出磁场的整个过程中，加速度一直等于重力加速度 D．边刚进入磁场时线圈内感应电流的大小，与边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等 4．如图所示，等边三角形金属框的一个边与有界磁场边界平行，金属框在外力作用下以垂直于边界的速度匀速进入磁场，则线框进入磁场的过程中，线框中的感应电流i、外力大小、线框中电功率的瞬时值、通过导体某横截面的电荷量与时间的关系可能正确的是（　　） A． B． C． D． 5．如