2.2.2 电磁感应问题专题讲解（课件）-2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（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（　　） A B． 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７ B 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、