2.2.2 专题：电磁感应中的电路、电荷量及图像问题 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦电磁感应中的电路分析、电荷量计算及图像问题，通过导体框进入磁场等问题情景导入，衔接法拉第电磁感应定律，以“源-路-式”三部曲为学习支架，构建从定律应用到问题解决的知识脉络。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过等效电路图绘制、电荷量公式推导及B-t图像分析等实例，培养学生物理观念。采用问题驱动教学法，学生能提升分析综合能力，教师可依托系统解题框架提高教学效率。

2.2 .2专题：电磁感应中的电路、电荷量及图像问题 第二章 电 磁 感 应 I v 1.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(重点)。 2.掌握电磁感应现象中电荷量求解的基本思路和方法(重难点)。 素养目标 法拉第电磁感应定律的三个表达式的比较 感应电动势 感生电动势 动生电动势 情景图       研究 对象 回路(不一定闭合)磁场变化或面积变化 一段直导线(或等效成直导线)切割磁感线 绕一端转动的一段导体棒 表达式 E=n E=Bl效v E=Bl2ω 复习巩固 (1)整个闭合回路哪部分相当于电源？哪个位置相当于电源的正极？描述电源的内阻和电动势分别是多少？ 问题情景：边长为L的正方形匀质导体框以速度v0匀速进入右侧的匀强磁场(磁感应强度大小为B)，导体框的总阻值为R。求通过cd的电流及两端的电势差？ ab边相当于电源　a端相当于电源的正极 一、电磁感应中的电路问题 (2)整个闭合回路哪部分是内电路？哪部分相当于外电路？外电路连接方式是怎样的外阻多大？试画出等效电路图。 问题情景：边长为L的正方形匀质导体框以速度v0匀速进入右侧的匀强磁场(磁感应强度大小为B)，导体框的总阻值为R。 （3）求通过cd的电流及两端的电势差？ Rda Rbc Rcd E r 解：感应电动势： 感应电流：  cd两端电势差：  一、电磁感应中的电路问题 “源”的分析 “路”的分析 “式”的建立 区分内电路与外电路 电源部分 电动势 电源正负极 内阻 电磁感应定律 欧姆定律 串并联电路规律 电功 电功率 电热 热功率计算 电源输出功率效率计算 切割磁感线的导体，变化磁场穿过的线圈 楞次定律 右手定则 解决电磁感应中电路问题的“三部曲” 外电路连接方式及外阻 画出等效电路图 E=n E=Blv E=Bl2ω 一、电磁感应中的电路问题 (来自教材)如图所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为l，其中ab边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边是电阻可忽略的铜导线，匀强磁场的磁感应强度为B， 方向垂直于纸面向里。 现有一段长短、 粗细、 材料均与ab边相同的电阻丝PQ架在线框上，并以恒定速度v从ad边滑向bc边。PQ在滑动过程中与导线框的接触良好。当PQ滑过的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大？ 例题精选 解：当PQ 滑过的距离时，PQ产生的感应电动势的大小为E=Blv 整个电路的总电阻为R总=R+=R 则通过PQ的电流为I== aP段、bP段电阻丝的电阻之比为1∶2，则电流之比为2∶1，故通过aP 段电阻丝的电流大小为IaP=I=。 例题精选 思考讨论：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）如何计算？与那些因素有关？ q=·Δt=·Δt=n··Δt= 可见q仅由线圈匝数、电路中总电阻和磁通量的变化量决定，与发生磁通量变化的时间无关。 二、电磁感应中的电荷量问题 1、如图所示，将一个闭合金属圆环从有界匀强磁场中匀速拉出，第一次速度为v，通过金属圆环某一横截面的电荷量为q1，第二次速度为2v，通过金属圆环某一横截面的电荷量为q2，则q1∶q2=　　　；若将金属圆环由原位置翻转180°(圆环面积为S，总电阻为R，匀强磁场磁感应强度为B)，此过程中通过圆环横截面的电荷量为　　　(用B、S、R表示)。  1∶1 例题精选 2、 (2025·重庆市高二期末)如图甲所示，一个匝数n=10匝的线圈总电阻r=1Ω，线圈所围成的面积S1=16 m2，将线圈置于垂直纸面向里的圆形匀强磁场中，磁场面积S2=9 m2，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。有一个阻值为R=4 Ω的电阻与线圈构成闭合回路，其余电阻均忽略不计，不考虑圆形线圈缺口对感应电动势的影响，求： (1)在0~4 s内，线圈中产生的感应电动势的平均值线圈中的电流I的大小和方向；通过电阻R的电荷量q 。 例题精选 由题图乙可得，在0~4 s内=0.1 T/s 0~4 s内，线圈中的磁通量变化率恒定，所以感应电动势大小恒定，根据E=n 解得E=nS2=10×0.1×9 V=9 V 则I==1.8 A 由楞次定律可判断电流方向为逆时针方向。 例题精选 (2)t=3 s时刻，a、b两点间的电势差Uab； 已知电流方向为逆时针方向，所以a点电势高于b点电势， 所以在t=3 s时，Uab=E=7.2 V 例题精选 (3)在0~5 s内，线圈中产生的感应电动势的平均值和通过电阻R的电荷量q。 由题图乙可知在t=5 s时，B2=0.2 T 0~5 s内，由于Φ1=0，Φ2=B2S2=1.8 Wb 则=n=3.6 V 则q=Δt=Δt=3.6 C 例题精选 思考：在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个硬质的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向以及磁感应强度的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t按图乙变化时，请在丙图中补全感应电动势E随时间变化的图像。 三、电磁感应中的图像问题 1.电磁感应中的图像问题 图像 类型 (1)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随导体位移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、右手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识等 三、电磁感应中的图像问题 3．解决此类问题的一般步骤 解决电磁感应的图像问题常采用定性分析与定量计算相结合的方法分段处理。需特别注意物理量的大小、正负，图像为直线还是曲线，有什么样的变化趋势等。 第一步 第二步 第三步 第四步 第五步 明确图像类型，即是B-t图像还是Φ-t图像，或者是E-t图像、I-t图像. 分析电磁感应的具体过程，即是磁场变化还是切割 磁感线造成的结合法拉第电磁感应定律，欧姆定律、牛顿运动定律及数学知识写出方程组 根据方程，进行数学分析，如分析斜率变化、截距等 画图像或判断图像 三、电磁感应中的图像问题 求解图像类选择题的两种常用方法 1.排除法：定性分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化情况(变化快慢及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。 三、电磁感应中的图像问题 如图所示，边长为L的正方形均匀导线框以速度v0匀速穿过右侧的匀强磁场区域，磁场的宽度为d(d>L)，匀强磁场的磁感应强度大小为B。线框的总阻值为R，当ab边到达磁场左侧边界开始计时。 (1)请画出甲、乙、丙三阶段的等效电路图； (2)请补充作出线框中感应电流随时间变化的图像； 例题精选 (多选)(2024·广州市广雅中学高二期中)将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中，回路的圆形区域内有垂直纸 面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示，用i表示回路中的电流，以顺时针为电流i的正方向。用F表示ab边受到的安培力，以水平向左为F的正方向，能正确反映i和F分别随时间t变化的图像是( ) AC 三、电磁感应中的图像问题 $