资源简介

(共31张PPT)
专题1 电磁感应中的
电路和图像问题（两课时）
高中物理选择性必修第二册课件
主讲老师：xxx
高中物理选择性必修第二册
电路问题
图像问题
电磁感应中
的电路问题
第一部分
电磁感应中的电路基础
01.
高中物理选择性必修第二册
q=n
E=BLv
I=
U=E
高中物理选择性必修第二册
电磁感应中的电路基础
02.
1.对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，如切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等。
2.对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体棒或磁通量发生变化的线圈；除电源外其余部分是外电路。在外电路中，电流从高电势处流向低电势处，在内电路中，电流则从低电势处流向高电势处。
电路问题的求解思路
03.
高中物理选择性必修第二册
判断产生感应电动势的是哪一部分导体
或
右手定则或楞次定律
弄清各元件的串并联关系，画等效电路图，分清内外电路
闭合电路欧姆定律、串并联
电路知识、电功率、焦耳定律
确定电源
分析电路结构
应用规律求解
哪一部分
E的大小
电源正负极
电磁感应中电荷量的计算
04.
高中物理选择性必修第二册
电磁感应中电荷量的计算公式：
1.推导：根据法拉第电磁感应定律，
电路中的平均电流为，所以。
2.结论：电磁感应过程中产生的感应电荷量由线圈的匝数、磁通量的变化量及电路的总电阻共同决定，与时间无关。
例题1
例题精选
05.
【参考答案】ABD
高中物理选择性必修第二册
（多选）长、宽分别为2L和L的金属线框（电阻不计），右端接电阻R，a、b为金属线框的两端点，金属线框的左半部分处在磁场中，规定垂直纸面向里的磁场为正方向，磁场变化情况图所示，在时间内，则
A．b点的电势高于a点的电势
B．金属线框中的电流方向为逆时针
C．流过R的的电量为
D．流过R的的电量为
解析
例题解析
06.
高中物理选择性必修第一册
【解析】AB．由图可知磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流为逆时针方向，则b点的电势高于a点的电势，故AB正确；
CD．根据电流的定义式可知
故C错误，D正确；故选 ABD。
例题2
例题精选
07.
【参考答案】BD
高中物理选择性必修第二册
（多选）如图所示是我国某磁悬浮列车利用电磁阻尼辅助刹车的示意图，在车身下方固定一由粗细均匀导线制成的N匝矩形线框abcd，ab边长为L，bc边长为d，在站台轨道上存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的有界矩形匀强磁场MNPQ，区域长也为d，MN边界与ab平行。d若ab边刚进入磁场时列车关闭发动机，此时的速度大小为，cd边刚离开磁场时列车刚好停止运动。已知线框总电阻为R，列车的总质量为m，列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为f。重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．列车进站过程中电流方向为adcb
B．线框ab边刚进入磁场时列车的加速度大小
C．线框从进入到离开磁场过程中，线框产生的焦耳热
D．线框从进入到离开磁场过程所用的时间
解析
例题解析
08.
高中物理选择性必修第一册
【解析】A．列车进站过程中穿过线框的磁通量变大，由楞次定律及安培定则可知列车进站过程中电流方向为，故A错误；
B．列车ab边进入磁场瞬间产生的感应电动势为
由闭合电路的欧姆定律得
对列车由牛顿第二定律得
联立解得故B正确；
解析
例题解析
09.
高中物理选择性必修第一册
C．线框由进入磁场到离开磁场过程中，由动能定理得
又
联立方程解得故C错误；
D．线框由进入磁场到离开磁场过程中，由动量定理得
又
则联立方程解得故D正确。
例题3
例题精选
10.
高中物理选择性必修第二册
（多选）如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在两个大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，两磁场的宽度MJ和JG均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度v0做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运动，则（　　）
A．v0=4v
B．线框离开MN的过程中电流方向为adcba
C．当ab边刚越过JP时，线框加速度的大小为gsinθ
D．从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN过程中，线框产生的热量为
【参考答案】ABD
解析
例题解析
11.
高中物理选择性必修第一册
【解析】A．由题意当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度v0做匀速直线运动，加速度为零。当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运动，则知两次匀速运动时，重力沿斜面向下的分力与安培力平衡，安培力的表达式分别为
由平衡条件即可求出速度关系v0=4v，故A正确。
B．线框离开MN的过程中，穿过线圈磁通量减小，由楞次定律可行，线圈产生的感应电流方向为adcba，故B正确。
解析
例题解析
12.
高中物理选择性必修第一册
C．当ab边未越过JP时，线框做匀速直线运动，处于受力平衡，即
当ab边刚越过JP时，线框两边切割磁感线，导致线框做匀减速运动，受力分析，即
从而可求出线框加速度的大小为，故C错误；
D．从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN过程中，线框的重力势能和动能均减小，根据功能关系得知，线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量与动能减小量之和。则线框产生的热量为
解得故D正确。故选ABD。

例题4
例题精选
13.
高中物理选择性必修第二册
如图所示，两根光滑金属导轨水平平行放置，间距，左端接有电阻，磁感应强度、方向竖直向下的匀强磁场分布在虚直线（与导轨垂直）右侧空间内，长度为、质量、电阻的导体垂直导轨放置。现给导体棒的初速度使其向右运动，进入磁场后，最终停在轨道上。若空气阻力和导轨电阻均可忽略不计，导体棒在运动过程中与导轨始终垂直且接触良好。求：
(1)导体棒刚进磁场的瞬间，流过导体棒的电流大小和方向；
(2)整个过程中，电阻上产生的焦耳热；
(3)当导体棒速度为时，导体棒两端的电压。
【答案】(1)，通过导体棒的电流方向为由到(2)(3)
解析
例题解析
14.
高中物理选择性必修第一册
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路的欧姆定律有
解得导体棒的电流大小
根据右手定则可知，通过导体棒的电流方向为由到。
（2）导体棒刚进入磁场速度为，最终停在轨道上，此过程根据能量守恒定律有
电阻上产生的热量 ，联立上述式子解得电阻上产生的焦耳热
（3）当导体棒速度为时，导体棒产生的感应电动势
导体棒两端的电压 ，联立上述式子解得
电磁感应中
的图像问题
第二部分
高中物理选择性必修第二册
1.图像类型
（1）随时间t变化的图像：如B－t、Φ－t、E－t、I－t、F－t图像.
（2）随位移x变化的图像：如E－x图像和I－x图像.
2.常用规律：螺旋定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律等.
3.图像分析：
（1）定性分析：物理量增大、减小、正负等，
（2）定量分析：写出函数关系式，进行具体分析.
电磁感应中的图像问题
01.
高中物理选择性必修第二册
电磁感应中的图像问题
02.
解决电磁感应中图像问题的“三点关注”
1.关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,若不为零,是正方向还是负方向；
2.关注变化过程,看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否与图像变化相对应；
3.关注大小、方向的变化趋势,看图线斜率的大小、正负以及图线与横轴的位置关系是否与物理过程相对应。
例题5
例题精选
03.
【参考答案】D
高中物理选择性必修第二册
如图所示，在水平光滑绝缘桌面上有一等腰直角三角形单匝均匀金属线框，直角边长为。空间存在竖直向下的有界匀强磁场，有界磁场的宽度为。线框在水平拉力作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右为拉力的正方向，则线框中的感应电流i和拉力随时间的关系图像可能正确的是（时间单位为，图中曲线为抛物线）（　　）
A B C D
解析
例题解析
04.
高中物理选择性必修第一册
【解析】AB．在时间为0到范围内，由几何关系可知，线框有效切割长度为，可得感应电动势
可知感应电动势随时间线性减小，根据右手定则可判断电流方向由b指向a，所以感应电流为正方向，且线性减小到0；在时间为到范围内，线框的磁通量保持不变，没有感应电流；在时间为到范围内，线框有效切割长度为，可得感应电动势
可知感应电动势线性减小，根据右手定则可判断电流方向由c指向a，所以感应电流为负方向，且线性减小到0，故AB错误；
解析
例题解析
05.
高中物理选择性必修第一册
CD．由以上分析可知，在时间为0到范围内，线框处于磁场中的实际长度为，可得安培力大小为
根据左手定则可判断安培力方向为水平向左，拉力与安培力二力平衡，所以拉力水平向右，即拉力方向为正方向，其大小为
同理得在时间为到到范围内，有
且拉力方向为正。在时间为到范围内，线框的磁通量保持不变，没有感应电流，安培力为零，拉力也为零，故C错误，D正确。故选D。
例题6
例题精选
06.
【参考答案】BCD
高中物理选择性必修第二册
（多选）如图，在空间中存在一范围足够大的匀强磁场区域，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，MN为磁场区域的上边界，磁场上方有一个正方形导线框abcd，ab边与MN平行，线框平面处于竖直面内。已知线框质量为m，边长为L，总电阻为R，重力加速度为g，线框从图示位置由静止开始下落，则在ab边进入磁场的过程中，关于线框的运动，以下图像可能正确的是（　　）
A B C D
解析
例题解析
07.
高中物理选择性必修第一册
【解析】若线框刚进入磁场时，安培力等于重力，则线框匀速进磁场，加速度为零，即，，解得
若线框刚进入磁场时，安培力大于重力，线框做加速度减小的减速运动，当线框速度减小到上述速度时仍未全部进入磁场，线框后面将做匀速运动；若线框刚进入磁场时，安培力小于重力，线框做加速度减小的加速运动，当线框速度达到上述速度时仍未全部进入磁场，线框后面将做匀速运动。故选BCD。
例题7
例题精选
08.
【参考答案】B
高中物理选择性必修第二册
如图，在直角边长为的等腰直角三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，电阻为、边长也为的正方形导线框在纸面上向右匀速运动，、始终在同一直线上。取逆时针方向的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流和间电势差随位移变化的图像可能正确的是（ ）
A B C D
解析
例题解析
09.
高中物理选择性必修第一册
【解析】AB．ad边的位置坐标x在0-L的过程，根据楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿a→b→c→d→a，为正值。线框bc边有效切线长度为
l=L-x；感应电动势为
E=B（L-x）v
随x的增加电动势从开始的最大均匀减小，则感应电流均匀减小，同理，x在L-2L过程，根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a，为负值，感应电流也是从最大均匀减小，故A错误，B正确。
解析
例题解析
10.
高中物理选择性必修第一册
CD．正方形金属线框abcd进入磁场时，ad边为电源，若电源最大电动势
E=BLv=4U0，则
线框进入磁场过程中电动势均匀减小，则ubc均匀减小；
同理金属框abcd穿出磁场时，此时bc为电源，开始感应电动势最大，若电源最大电动势E=4U0，则
然后均匀减小，故CD错误。故选B。
例题8
例题精选
11.
【参考答案】B
高中物理选择性必修第二册
空间中存在如图所示的磁场，Ⅰ、Ⅱ区域的宽度均为2R，磁感应强度均为B（Ⅰ区域垂直纸面向里，Ⅱ区域垂直纸面向外），边长为的正方形导线框在外力作用下沿纸面以速度v匀速通过磁场区域，设导线框中电流为I（逆时针为正），从导线框刚进入Ⅰ区域开始计时，向右运动的位移为x，则下列图像正确的是（　　）
A B C D
解析
例题解析
12.
高中物理选择性必修第一册
【解析】在线框位移小于2R之前，根据楞次定律可知，感应电流方向为逆时针，感应电流为正值，大小为由于有效切割磁感线的长度先增大后减小，则最大值当位移大于2R小于4R时，线框右侧切割垂直于纸面向外的磁场，线框左侧切割垂直于纸面向里的磁场，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，感应电流为负值，大小为由于有效切割磁感线的长度先增大后减小，则最大值可知，只有选项B符合题意。故选B。
THANKS
谢谢观看

展开更多......

收起↑