第二章 专题7 电磁感应中的图像问题-【高中必刷题】2025-2026学年高中物理选择性必修2同步课件(人教版 江苏专用)

物理 选择性必修 第二册 江苏专用 1 7 专题7 电磁感应中的图像问题 刷题型 2 1.［重庆渝西南七校联盟2024高二下期末］电吉他的拾音器的原理图如图甲所示.电吉他琴身上装 有线圈，被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，经信号放大 器放大后传到扬声器.若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则螺线 管内的感应电流随时间的变化图像为( ) B 甲 乙 A. B. C. D. 题型1 图像 3 解析 由题图乙可知,螺线管内的磁通量随时间的变化规律为 ,根据法拉第电磁感应定律有 ,感应 电流为,可知电流随时间的变化规律为 ,B正确. 题型1 图像 4 2.［浙江嘉兴2024高二上段考］如图所示，在、 区域中存在着磁感应强度大小相等、方向 相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面.一导线框 位于纸面内，框的邻边都相互垂直， 边与磁场的边界重合.导线框与磁场区域的尺寸如图所示.从时刻开始，线框以速度 匀速 横穿两个磁场区域.以为感应电流的正方向，下列 图像中正确的是 ( ) A A. B. C. D. 题型1 图像 5 解析 设线框的电阻为,磁场的磁感应强度大小为,在时间内, 边切割磁感线,根据右手定 则可知感应电流方向为负方向,大小为；在~时间内,边在区域内切割磁感线, 边 在 区域内切割磁感线,根据右手定则可知两边产生的感应电动势方向相反,且由于切割磁感线的 有效长度相同,所以感应电动势大小相等,则该段时间内回路中感应电流为零；在~时间内, 边 在区域内切割磁感线,边在区域内切割磁感线, 边已经穿出磁场区域,根据右手定则可知 两边产生的感应电动势方向相同,感应电流方向为正方向,大小为；在~ 时间内,只 有边在区域内切割磁感线,、 边均已出磁场,根据右手定则可知感应电流方向为负方向, 大小为 ,综上所述,可知A正确. 题型1 图像 6 关键点拨 解答本题的关键有两点：一是线框切割磁感线的长度为有效长度；二是线框处于两部分磁场时,应 先判断感应电动势的方向,再决定是相加还是相减. 题型1 图像 7 方法总结 分析电磁感应图像问题一般用“排除法”：先根据“方向的正负”排除,再根据“大小的变化”排 除,即“先考虑方向,再考虑大小”；抓住“特殊点”“特殊位置”排除,即考虑“图像截距、转折 点、顶点”等. 题型1 图像 8 3.［江苏无锡2025高二下开学考］如图所示，在宽度均为 的区域Ⅰ、Ⅱ中分别存 在垂直纸面且方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小相等.正三角形金属线框 （高也为）从图示位置沿 轴正方向匀速穿过Ⅰ、Ⅱ区域，规定逆时针方向为电 流正方向，则线框中感应电流与线框移动距离 的关系图像正确的是( ) B A. B. C. D. 题型2 图像 9 解析 正三角形金属线框刚进入磁场Ⅰ时, 的大小为零,之后随线框进入磁场距离的增大而增 大,根据楞次定律结合安培定则可知,感应电流沿逆时针方向,为正方向,在进入磁场Ⅰ过程中, 和 两边的有效切割长度变大,其有效长度为,感应电动势为 ,感应电流 为,当线框前进距离时,感应电流达到最大,即 ,在线框刚进入向外的磁 场区域Ⅱ瞬间,感应电流为零,之后随线框进入磁场Ⅱ距离的增大,根据楞次定律结合安培定则可知, 线框中感应电流方向沿顺时针方向,即为负,进入磁场Ⅱ过程中,有效切割长度变大,结合之前的 分析可知其电流的瞬时值为,当前进距离为 时,其感应电流达到最大,最大值为 ,在刚出磁场区域Ⅱ瞬间,感应电流大小为零,之后随线框出磁场距离的增加而增 大,根据楞次定律结合安培定则可知, 中感应电流方向沿逆时针方向,为正,有效切割长度变大,在 该过程中,电流的瞬时值为,当前进距离为 时,达到最大,其最大值为 ,故选B. 题型2 图像 10 4.［江苏苏州2024高二下期末］如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，总长为 的 导体棒的端位于圆心，为棒的中点.现使导体棒绕点在纸面内逆时针匀速转动，则 点到导 体棒上任意一点的电势差与间距离 的关系图像正确的是( ) A A. B. C. D. 题型3 图像 11 解析 由于段不切割磁感线,则、的电势相同,若点在段,由右手定则可知,该点比 点电势 低,与点电势差为 ,在段,点到导体棒上任意一点的电势差与间距离 满足二次函数关系,段与 点的电势差不变,A正确. 题型3 图像 12 5.［安徽合肥八中2024高二下期中］如图所示，在 光滑水平面上宽度为 的区域内，有一竖直向下 的磁感应强度大小为 的匀强磁场.现有一个边长 为的正方形闭合线框在一垂直于 边的水平 恒定拉力 作用下沿水平方向运动，直至通过磁场 区域. 边刚进入磁场时，线框开始匀速运动.线框 中电流沿逆时针为正，以线框刚进入磁场的位置 为坐标原点，则线框从刚进入磁场到完全离开磁 B A. B. C. D. 场的过程中，两端的电压的大小及导线框中的电流随边的位置坐标 变化的图线可能正 确的是( ) 题型3 图像 13 思路导引 提取运动过程信息：（1）线框刚进入磁场时做匀速直线运动,拉力等于安培力,此时感应电流为定 值；（2）线框完全进入磁场后,做匀加速直线运动,穿过线框的磁通量不变,不产生感应电流；（3） 线框出磁场时,安培力大于拉力,线框做加速度逐渐减小的减速直线运动. 题型3 图像 14 解析 线框进入磁场的过程中做匀速直线运动,设此时线框的速度为, 边切割磁感线,感应电动势 恒定,线框中的感应电流大小恒定,根据右手定则可判断感应电流的方向为逆时针方向,根据 闭合电路欧姆定律,两端的电压为 ,所以进入磁场过程中,电压恒定;线 框完全进入磁场后,穿过线框的磁通量不变,线框中无感应电流,两端的电压 ,在该过程中, 受拉力的作用,线框做匀加速运动；线框开始出磁场时,设此时的速度为,且 ,此时受到的安 培力和拉力的关系为,所以出磁场过程中先做减速运动, 两端的电压为 ,逐渐减小, 将逐渐减小,A错误,B正确.线框离开磁场过程中,根据牛顿第二定律有 , 逐渐减小,所以线框离开磁场过程中做加速度逐渐减小的减速运动,线框刚好完 全离开磁场时,速度大于或等于匀速运动时的速度,不可能为零,故此时电流也不可能为零,C、D错误. 关键点拨解答本题的关键是会根据线框的受力情况判断线框的运动情况,以及知道线框出磁场的末 速度不会小于进入磁场的速度,则出磁场时的感应电流不会小于进入磁场时的感应电流. 题型3 图像 15 6.［浙江杭州余杭第二高级中学等六校2025高二上联考］如图甲所示，正方形线圈 内有垂直 于线圈平面的匀强磁场，已知线圈匝数，边长为，线圈总电阻 ，线圈内磁感 应强度随时间的变化情况如图乙所示.设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关线 圈的感应电动势，感应电流，焦耳热以及边所受的安培力（取向下为正方向）随时间 的 变化图像正确的是( ) C 甲 乙 A. B. C. D. 题型4 图像的综合应用 16 解析 根据题图乙可知,在内,感应电动势 ,由楞次定律结合 安培定则可知方向为正,在内,感应电动势 ,由楞次定 律结合安培定则可知方向为负，结合欧姆定律可知,在内电流大小为 ,方向为正，在 内,电流大小为,方向为负，A、B错误,C正确.根据,在 内安培力沿正向由零 均匀增大,在时刻,安培力达到最大值，为,在 内,由于电流为负值,结 合磁场的变化情况可知,安培力先负向减小然后正向增大,最大值均为 ,D错误. 题型4 图像的综合应用 17 7.［四川达州2024高二下期末］如图甲所示，绝缘细线的下端悬挂着一金属材料做成的空心心形 挂件，该挂件所在空间水平直线 下方存在匀强磁场，初始时刻磁场方向垂直挂件平面向里， 且磁感应强度随时间 的变化如图乙所示.若某段时间内挂件处于静止状态，则该段时间内挂件 中产生的感应电流大小、通过挂件某一横截面的电荷量、挂件所受安培力的大小、细线拉力 的大小随时间 变化的规律不可能的是( ) D 甲 乙 A. B. C. D. 题型4 图像的综合应用 18 解析 某段时间内挂件处于静止状态,回路在磁场中的有效面积不变,由法拉第电磁感应定律可得, 感应电动势为,可知感应电动势保持不变,设空心心形挂件的电阻为 ,则电流 为,可知挂件中产生的感应电流保持不变；根据,可得 图像为过原点的倾斜直线； 根据,由于随时间均匀减小,则安培力 随时间均匀减小,A、B、C正确,不符合题意.穿过 空心心形挂件的磁通量向里减小,根据楞次定律和安培定则可知,挂件中感应电流方向为顺时针方 向,根据左手定则可知,安培力方向竖直向下,根据平衡条件可得,由于安培力 随时间均 匀减小,则细线拉力随时间均匀减小,但拉力 不会减小到0,D错误,符合题意. 题型4 图像的综合应用 19 一题多解 分析安培力方向时,也可以用楞次定律的推论,线圈中穿过的磁通量减小,则线圈有面积增大的趋势, 即线圈有向下运动的趋势,受到方向向下的安培力. 题型4 图像的综合应用 20 $$