第2章 专题课：电磁感应中的图像问题(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册配套课件（人教版）

专题课:电磁感应中的图像问题 1 学习任务一 感生类图像问题 学习任务二 动生类图像问题 随堂巩固 ◆ ◆ 新课探究 课后习题 2 1.常见图像类型题 (1)随时间变化的图像,如图像、图像、图像、图像、 图像、 图像等. (2)随位移变化的图像,如图像和 图像等. 2.解决图像类选择题的两个常用方法: (1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变 化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，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 函数关系对图像作出分析和判断. 3 学习任务一 感生类图像问题 例1 [2026·山东济南高二期中] 如图甲所示，等边三角形匀质导线框用绝缘细杆悬挂 于天花板上，图中虚线过、边中点、 ，虚线下方有垂直于导线框向里的匀强 磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示.已知导线框的电阻为 , 边的 长度为.若磁感应强度垂直纸面向里为正，线框中电流 顺时针为正，线框所受 安培力向上为正，为、 两点间的电势差，则下列图像正确的是 ( ) A. B. C. D. √ 学习任务一 4 [解析] 感生电动势，有效面积 ，感应电 流，内磁感应强度均匀变化，产生恒定电流 ，故A、B错 误；内感生电动势，根据楞次定律可知，点电势高，、 两 点间的电势差， 内磁感应强度不变化，不产生感应电 动势，、两点间的电势差为零，内，点电势高，、 两点间的电势 差 ，故C错误； 学习任务一 5 安培力，有效长度， 内磁感应强度随时间关系 ，则安培力随时间关系，同理 内安培力 为零，内图像与 内一样，故D正确. 学习任务一 6 变式 如图甲所示，矩形导线框 固定在匀强磁场中，规定垂直于线框所在 平面向里为磁场的正方向，线框中电流沿着顺时针方向为感应电流 的正方向.要 在线框中产生如图乙所示的感应电流，则磁感应强度随时间 变化的图像可能 是图中的( ) A. B. C. D. √ 学习任务一 7 [解析] 根据题图乙可知， 时间内，线框中产生逆时针方向的电流且电流 大小恒定，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可知，穿过线框的磁通量应垂 直于线框所在平面向里均匀增大或者向外均匀减小，即磁感应强度应为正值且 均匀增大或为负值且其绝对值均匀减小，故A、C错误； 学习任务一 8 根据题图乙可知， 时间内，线框中产生顺时针方向的电流且电流大小恒 定，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可知，穿过线框的磁通量应垂直于线 框所在平面向里均匀减小或者向外均匀增大，即磁感应强度应为正值且均匀减 小或为负值且其绝对值均匀增大，同时这段时间内磁感应强度变化率的绝对值 是 时间内的2倍，故D错误，B正确. 学习任务一 9 学习任务二 动生类图像问题 例2 [2024·天津卷] 如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及 其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在 垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.具有一定阻值的金属棒 从某高度由静止 开始下滑，下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好，则所受的安培力 及其加速度、速度、电流随时间 变化的关系图像可能正确的是( ) A. B. C. D. √ 学习任务二 10 [解析] 根据题意，设导体棒接入电路的电阻为，导轨间距为 ，磁感应强度为 ，导体棒速度为时，受到的安培力为，可知 ，由牛顿 第二定律可得，导体棒的加速度为 ，可知，随着 速度的增大，导体棒的加速度逐渐减小，当加速度为零时，导体棒开始做匀速 直线运动，则 图像的斜率逐渐减小直至为零时，速度保持不变，由于安培 力与速度成正比，则 图像的斜率也逐渐减小直至为 零时， 将保持不变，故A正确，B、C错误；根据题意，由 公式可得，感应电流为 ，由数学知识可得 ，由于加速度逐渐减小，则 图像的斜率 逐渐减小，故D错误. 学习任务二 11 例3 [2025·四川绵阳中学高二月考] 如图所示为两个有界匀强磁场，磁感应强度 大小均为，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为 ，距磁场区域的左 侧处，有一边长为的正方形导体线框，总电阻为，以速度 匀速穿过磁场区 域，以初始位置为计时起点，规定电流 沿逆时针方向时为正，磁感线垂直纸面 向里时磁通量 为正值，外力向右为正，则以下关于线框中的磁通量 、感 应电流、外力和电功率 随时间变化的图像正确的是( ) A. B. C. D. √ 学习任务二 12 [解析] 当线框运动 时开始进入磁场，磁通量开始增加，当全部进入时达最大； 此后向外的磁通量增加，总磁通减小；当运动到 时，磁通量最小，故A错误. 当线圈进入第一个磁场时，由可知， 保持不变，而开始进入第二个 磁场时，两端同时切割磁感线，电动势应为，故电流应为 ，故B错误.因 安培力总是与运动方向相反，故拉力应一直向右，故C错误.拉力的功率 ， 因速度不变，而线框在第一个磁场时，电流为定值，功率为定值，两边分别在 两个磁场中时，由B项分析可知，电流加倍，功率为原来的 4倍；此后从第二个磁场中离开时，功率应等于线框在第一 个磁场中的功率，故D正确. 学习任务二 13 【要点总结】 1.对于图像问题，应做到“三看”“三明确” (1)看轴——看清变量； (2)看线——看图线的形状； (3)看点——看特殊点和转折点； (4)明确图像斜率的物理意义； (5)明确截距的物理意义； (6)明确“ ”“-”的含义. 学习任务二 14 2.解决图像问题的一般步骤 (1)明确图像的种类； (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. 学习任务二 15 1.(感生类图像问题)(多选)[2025·山西大学附中高二月考] 空间存在一方向与纸 面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图甲中虚线 所示，一硬质金 属圆环固定在纸面内，圆心在边界上. 时磁场的方向如图甲所示，磁 感应强度随时间的变化关系如图乙所示，则圆环中产生的感应电流 及所受安 培力与时间 的关系图像可能正确的是( ) A. B. C. D. √ √ 随 堂 巩 固 16 [解析] 根据法拉第电磁感应定律有，根据闭合电路欧姆定律 ，因通 过圆环的磁通量变化率为定值，故圆环中的电动势、电流的大小和方向不变， 故A正确，B错误；根据，因电流和有效长度都不变，故随 的变化 而变化，故图像与 类似，故C正确，D错误. 随 堂 巩 固 17 2.(动生类图像问题)如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁 场，磁感应强度为.一个电阻为、半径为、圆心角为 的扇 形闭合导线框绕垂直于纸面的轴匀速转动( 轴位于磁场边界)， 周期为， 时刻线框置于如图所示位置，则线框内产生的感 应电流随时间变化的图像为(规定电流顺时针方向为正)( ) A. B. C. D. √ 随 堂 巩 固 18 [解析] 由于扇形导线框匀速转动，因此导线框进入磁场的过程中产生的感应电动 势是恒定的，则电流是恒定的.线框在进入磁场和离开磁场时，有感应电流产生， 当完全进入时，由于磁通量不变，故无感应电流产生.由右手定则可判断导线框进 入磁场时，电流方向为逆时针，出磁场时电流方向为顺时针，故选项A正确. 随 堂 巩 固 19 课后习题 20 知识点一 感生类图像问题 1.[2025·河北正定中学高二月考] 如图甲所示，矩形导线框 放在匀强磁场中固定不 动，磁场方向与线框平面垂直，规定磁感应强度方向垂直于纸面向里为正方向. 线框的 边所受的安培力随时间变化的图像如图乙所示(规定 边所受的安培力向左为正). 在时间内，磁感应强度随时间 变化的图像可能是图中的( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 21 [解析] 验证四个选项图，根据A、B两图可知， 时间内，磁感应强度不变， 则线框中无感应电流，线框不受安培力，故A、B错误；根据C图可知， 时间内，磁感应强度垂直于纸面向里均匀减小，根据楞次定律可知，线框有扩 张的趋势，说明 边受到向左的安培力，即安培力为正值，根据法拉第电磁感 应定律可知，线框中产生恒定的电流，则 边受到的安培力随磁感应强度减小 而减小，同理可分析其他时间段，结果安培力随时间 变化的图像符合题图乙， 故C正确； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 22 根据D图可知， 时间内，磁感应强度垂直于纸面向里均匀增大，根据楞 次定律可知，线框有收缩的趋势，说明 边受到向右的安培力，即安培力为负 值，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 23 2.有一变化的匀强磁场与图甲所示的圆形线圈平面垂直，图中未画出.规定磁场 方向向里为正方向，从经流向为电流的正方向.已知通过的感应电流 随时 间 变化的图像如图乙所示，则磁场的变化规律可能为图中的( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 24 [解析] 内，电流沿正方向，根据楞次定律可知，磁感应强度 应沿正方 向减小或沿负方向增大， 内，电流沿负方向，根据楞次定律可知，磁感 应强度应沿正方向增大或沿负方向减小，设线圈面积为 ，则感应电动势 ，电流，故 ，由图像可知，两过程中电流大 小关系为，则 ，故A正确，B、C、D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 25 知识点二 动生类图像问题 3.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. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 26 [解析] 由于段不切割磁感线则电势相同，在段，设某点到的距离为 ， 根据 ，则离 越远电势减小得越快，即电势差增大得越快.故 选A. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 27 4.(多选)光滑绝缘水平桌面上的正方形区域内存在竖直向下的匀强磁场，一均匀 的金属直角三角形线框置于桌面上，如图所示.现用一水平外力 将线框匀速推 出磁场区域，此过程中，力、线框中的电流、通过线框某一横截面的电荷量 和线框的热功率随时间 变化的关系图像可能正确的是图中的( ) A. B. C. D. √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 28 [解析] 将线框匀速推出磁场区域时，有 ，由图可知 ，则，可见与时间 的二次方成正比，A错 误；感应电流，可见电流与时间 成正比，B正确；通过线框 某一横截面的电荷量，可见 与 时间 的二次方成正比，图线为抛物线，C正确；线框的热功率 ，可见与时间 的二次方成 正比，D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 29 5.(多选)[2026·安徽合肥一中高二月考] 如图所示，一正方形金属线框边长为 ， 从磁场上方某一高度自由下落，磁场边界宽为 ，则线框从进入磁场到完全离 开磁场的过程中，线框速度随时间变化的图像不可能是( ) A. B. C. D. √ √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 30 [解析] 线框进入匀强磁场时，若重力与所受安培力平衡，做匀速直线运动，出 磁场时的速度大于进入磁场的速度，则出磁场时必定做减速运动，由于安培力 大于重力，所以速度减小时，线框所受的安培力减小，则合力减小，加速度减 小，线框做加速度减小的减速运动，故A错误，B正确； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 31 若开始时线框的速度增大，根据安培力公式 可知，速度增大时，线框 所受的安培力增大，由 ，可知加速度减小，线框做加速度减小的 加速运动，故C错误；若金属框进入匀强磁场时，做减速运动，则重力小于所 受安培力，完全进入磁场后线框自由落体，做匀加速运动，出磁场时的速度大 于进入磁场时的速度，根据安培力公式 可知，出磁场时的重力更小于 所受安培力，所以出磁场时必定也做减速运动，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 32 6.如图所示，正方形的匀强磁场区域边长为 ，磁场方向 垂直纸面向外，磁感应强度大小为 .等腰直角三角形导 A. B. C. D. 线框的总电阻为，线框从图示位置开始沿轴正方向以速度 匀速穿过磁场 区域.以沿的电流方向为正方向，假定，则图中正确表示线框中电流 随点的位置坐标 变化的图像的是( ) √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 33 [解析] 当点的位置坐标时，电流为零，当点的位置坐标 时， 感应电动势为,电流大小为 ，方向为顺时针，即电 流为负，当点的位置坐标时，感应电动势为 ,电流 大小为 ，方向为逆时针，即电流为正，故选项D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 34 7.(多选)[2026·湖南雅礼中学高二月考] 如图所示， 半径为的导电圆环内等分为、、、 四个区域， 每个区域内都有垂直环面的匀强磁场，磁感应强度 大小均为，方向如图.长度为、电阻为 的导体棒 A. B. C. D. 以角速度 绕点逆时针匀速转动，开始时经过图示位置. 通过圆环和 导线与导通电阻为的二极管相连，忽略其他电阻，规定电流到 为正方向， 则下列图像正确的是( ) √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 35 [解析] 根据右手定则可知，在、～这两段时间内，电流方向应为 到 ，则，电流应从到 ，但根据二极管的单向导电性可知，此时二极 管电阻非常大，整个回路相当于断路，没有电流， 间的电压为电动势，则 ；同理可知，在～、~这两段时间内，电流方向应为到 ， 则，电流从到，大小为 ，则 ，故选A、D. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 36 $