2024-2025學(xué)年人教版高二物理選擇性必修二教學(xué)課件 第二章 6 專題：電磁感應(yīng)中的圖像問題

第二章學(xué)案6專題：電磁感應(yīng)中的圖像問題

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.進(jìn)一步掌握楞次定律、右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用(重點(diǎn))。2.綜合應(yīng)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律解決圖像問題(難點(diǎn))。

內(nèi)容索引目標(biāo)一

電磁感應(yīng)中的E－t(U－t)或I－t圖像問題目標(biāo)二

電磁感應(yīng)中的F－t圖像問題目標(biāo)一電磁感應(yīng)中的E－t(U－t)或I－t圖像問題1.在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向如圖甲所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙變化時(shí)，請(qǐng)?jiān)诒麍D中補(bǔ)全感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間變化的圖像。觀察與思考答案

由題圖乙可知，在0～1s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，穿過線圈的磁通量均勻增大，由楞次定律可知線圈中產(chǎn)生恒定電流的方向與正方向一致；1～3s內(nèi)，穿過線圈的磁通量不變，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0；在3～5s內(nèi)，線圈中的磁通量均勻減小，由楞次定律可知線圈中產(chǎn)生恒定電流的方向與正方向相反。由

可知，0～1s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是3～5s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的2倍，如圖所示。2.如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形均勻?qū)Ь€框以速度v0勻速穿過右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的寬度為d(d>L)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。線框的總阻值為R，當(dāng)ab邊到達(dá)磁場(chǎng)左側(cè)邊界開始計(jì)時(shí)。(1)請(qǐng)補(bǔ)充作出線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像；(2)請(qǐng)補(bǔ)充作出Uab－t的圖像。答案

三階段的等效電路圖如圖：[梳理與總結(jié)]1.電磁感應(yīng)中的圖像問題圖像類型(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像，即B－t圖像、Φ－t圖像、E－t圖像和I－t圖像(2)對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨導(dǎo)體位移x變化的圖像，即E－x圖像和I－x圖像問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用知識(shí)左手定則、右手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)等2.解決此類問題的一般步驟(1)明確圖像的類型，是B－t圖像、Φ－t圖像、E－t圖像還是I－t圖像等；(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程，合理分段、選取典型過程；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律分析電動(dòng)勢(shì)大小，由楞次定律分析感應(yīng)電流(或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))方向；(3)由歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等寫出函數(shù)方程；根據(jù)函數(shù)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，例如分析斜率的變化、截距等；(4)畫圖像或判斷圖像。1.如圖所示，一底邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、底邊上的高也為L(zhǎng)的等腰三角形導(dǎo)線框以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。t＝0時(shí)刻，三角形導(dǎo)線框的右邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)，取沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流為正方向，則在三角形導(dǎo)線框穿過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線可能是導(dǎo)練√根據(jù)E＝BL有v，

可知，三角形導(dǎo)線框進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)，有效切割長(zhǎng)度L有都變小，則I也變小。再根據(jù)楞次定律及安培定則，可知進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向相反，進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)檎较?，出磁?chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù)方向，故選A。2.有一變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與圖甲所示的圓形線圈平面垂直。規(guī)定磁場(chǎng)方向向里為正方向，從a經(jīng)R流向b為電流的正方向。已知R中的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙，則磁場(chǎng)的變化規(guī)律可能與下圖中一致的是√應(yīng)用楞次定律定性分析知，0～1s內(nèi)，電流為正方向，根據(jù)安培定則知磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)正方向減小或負(fù)方向增大。1～2s內(nèi)，電流為負(fù)方向，根據(jù)安培定則知磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)正方向增大或負(fù)方向減小。目標(biāo)二電磁感應(yīng)中的F－t圖像問題3.(2023·廣西欽州四中月考)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合電路，并固定在紙面內(nèi)，回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ中。回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)Ⅱ，以垂直紙面向里為磁場(chǎng)Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖像是導(dǎo)練√知磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率大小為定值，即圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小一定，可知回路中感應(yīng)電流大小一定，則ab邊所受安培力大小也一定，故C、D錯(cuò)誤；4.(多選)(2023·成都市蓉城高中教育聯(lián)盟高二期中)如圖，空間中存在兩個(gè)相鄰的，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其寬度均為L(zhǎng)?，F(xiàn)將寬度也為L(zhǎng)的矩形單匝閉合線圈從圖示位置沿垂直于磁場(chǎng)方向勻速拉過磁場(chǎng)區(qū)域。若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，水平向左為安培力的正方向，則在該過程中，能正確反映線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受安培力隨時(shí)間變化的圖像是√√線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)前，沒有磁通量的變化，故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生；線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)0～L的過程中，線圈右側(cè)切割磁感線，根據(jù)右手定則，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，E1＝BLv求解圖像類選擇題的兩種常用方法1.排除法：定性分析電磁感應(yīng)過程中物理量