第2章 专题提升课4 电磁感应中的电路和图像问题-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修二同步课件（教科版·新教材）

专题提升课4　电磁感应中的电路和图像问题 内 容 索 引 思维进阶 重难突破 1 1 随堂演练 巩固落实 2 思维进阶 重难突破 第一部分 3 微专题一　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、Et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。 返回导航 2.解决此类问题的一般步骤 返回导航 典型例题共研 C 类型1　导体平动的电磁感应图像 例1　如图所示，一个矩形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域，若取逆时针方向为电流的正方向，则在下列选项图中能正确反映出回路中感应电流随时间变化的情况的图像是(　　) 返回导航 返回导航 B 例2　两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度大小B＝0.2 T，方向与纸面垂直，边长L＝0.1 m、总电阻R＝0.05 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边距磁场边界L，如图所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝1 s时刻进入磁场，以初始位置为计时起点，规定：电流沿顺时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直于纸面向外时磁通量Φ为正。以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E、感应电流I和安培力F随时间变化的图像正确的是(　　) 返回导航 返回导航 由安培力公式F＝BIL可得F＝8×10-4N，由左手定则可知，当线框进入磁场时，安培力方向向左，大小恒定为正值，当线框离开磁场时，安培力方向向左，大小恒定为正值，故D错误。 返回导航 类型2　磁场变化的电磁感应图像 例3　如图1所示，三角形导线框abc固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图2所示。规定线框中感应电流i沿顺时针方向为正方向，下列 i-t图像正确的是(　　) B 返回导航 [解析]　由题图2可知前1 s，1 s到3 s，3 s到4 s三段时间内磁通量均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知产生的电动势恒定，所以产生恒定的感应电流，因为第1 s内向里的磁通量增加，由楞次定律可判断感应电流方向为逆时针方向(即负方向)，同理得1 s到3 s时间内感应电流方向为顺时针方向(即正方向)，3 s到4 s内感应电流方向为逆时针方向(即负方向)，故B正确。 返回导航 例4　(多选)如图甲所示，正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数n＝10，边长L＝1 m，线圈总电阻r＝1 Ω，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，则下列有关线圈的电动势e、感应电流i以及ab边的安培力F(取向下为正方向)随时间t的变化图像正确的是(　　) CD 返回导航 根据A选项的分析可知，在前1 s内电流为2 A，方向为正，在1 s到5 s内，电流为1 A，方向为负，B错误，C正确； 根据F＝BIL，可知在前1 s内安培力沿正向由零均匀增加，在1 s时刻，安培力达到最大值F1＝nBIL＝4 N，在1 s到5 s内， 由于电流为负方向，利用磁场的变化情况可知，安培力先负向减小然后正向增加，最大值均为2 N，D正确。 返回导航 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。 返回导航 题后小结 微专题二　电磁感应中的电路问题　 返回导航 返回导航 典型例题共研 BCD 例5　(多选)如图甲所示，一个n＝100匝的圆形导体线圈面积S1＝0.5 m2，总电阻r＝1 Ω。在线圈内存在面积S2＝0.4 m2的垂直于线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个R＝2 Ω的电阻，将其与图甲中线圈的两端a、b分别相连接，其余电阻不计，下列说法正确的是(　　) A．前4 s内a、b间的电势差Uab＝－0.04 V B．4 s到6 s内a、b间的电势差Uab＝8 V C．前4 s内通过电阻R的电荷量为8 C D．4 s到6 s内电阻R上产生的焦耳热为64 J 返回导航 返回导航 例6　如图所示，在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，有一个半径r＝0.5 m的金属圆环。圆环所在的平面与磁感线垂直，OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20 rad/s的角速度绕圆心O匀速转动。A端始终与圆环相接触，OA棒的电阻R＝0.1 Ω，图中定值电阻R1＝100 Ω，R2＝4.9 Ω，电容器的电容C＝100 pF，圆环和导线的电阻忽略不计，则(　　) A.电容器下极板带正电 B．电路消耗的电功率是4.9 W C．电容器的带电荷量是5×10-10 C D．若金属棒在转动过程中突然停止不动，则此后通过R2的电荷量是9.8×10-12 C D 返回导航 [解析]　根据右手定则可知，A端电势高于O端电势，所以电容器上极板带正电，故A错误； 金属棒OA两端的电压U＝IR2＝4.9 V，电容器的带电荷量Q＝CU＝100×10-12×4.9 C＝4.9×10-10 C，故C错误； 返回导航 1．五个等效问题 返回导航 题后小结 2．电路知识关系 返回导航 题后小结 随堂演练 巩固落实 第二部分 24 B 1．(电磁感应中的电路问题)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(　　) 返回导航 返回导航 CD 2．(电磁感应中的电路问题)(多选)(2026·浙江宁波市期中)如图所示，圆心为O、直径d＝2 m的圆形金属导轨内存在方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小B＝1 T的匀强磁场。金属杆OP长度与导轨半径相等，单位长度电阻r0＝4 Ω/m，OP绕O点以角速度ω＝20 rad/s逆时针匀速转动并与导轨保持良好接触。O、M两点用导线相连，阻值R＝12 Ω的电阻和电容C＝1.2×10-10 F的电容器并联在电路中，圆形导轨与导线电阻均不计，电压表V、电流表A均是理想电表。下列说法正确的是(　　) A．流过电阻R的电流方向为b→a B．电流表的读数为1.25 A C．电压表的读数为7.5 V D．电容器的电荷量为9.0×10-10 C 返回导航 解析：OP绕O点逆时针匀速转动，根据右手定则可知，电流从P流向O点，所以流过电阻R的电流方向为a→b，故A错误； 电容器两端电压UC＝U＝7.5 V，电容器的电荷量Q＝CUC＝1.2×10-10×7.5 C＝9.0×10-10 C，故D正确。 返回导航 A 3．(电磁感应中的图像问题)如图所示，“凸”字形金属线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，t＝0时，线框开始进入磁场。设逆时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流 i 随时间 t 变化的图像可能正确的是(　　) 返回导航 返回导航 $