【物理】電磁感應(yīng)問題專題講解（課件）-2023-2024學(xué)年高中物理選擇性必修第二冊(cè)（魯科版）

2.2.2電磁感應(yīng)問題專題講解問題分類一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電荷量的計(jì)算二、電磁感應(yīng)與圖象綜合問題三、電磁感應(yīng)與電路綜合問題四、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)與平衡問題五、電磁感應(yīng)中的能量問題一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電荷量的計(jì)算（1）公式推導(dǎo)：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，設(shè)在時(shí)間Δt內(nèi)通過導(dǎo)體很界面的電荷量為q,則根據(jù)電流的定義式：上式中n為線圈的匝數(shù)，ΔΦ為磁通量得變化量,R為閉合電路的總電阻。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電荷量的計(jì)算（2）公式理解：1、感應(yīng)電荷量

與磁通量的變化量大小有關(guān)，而與磁通量變化快慢無關(guān)，即無論磁通量變化是否均勻，都可用此式計(jì)算通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。2、磁通量的變化量ΔΦ是指穿過某一面積末時(shí)刻的磁通量Φ2與穿過這一面積初時(shí)刻的磁通量Φ1之差，即ΔΦ=|Φ2-Φ1|，在計(jì)算ΔΦ時(shí)，通常只取其絕對(duì)值，如果Φ2與Φ1從不同方向穿過某一相同的面積，那么它們的符號(hào)相反。例題1例題1、如圖所示，在一長直導(dǎo)線右側(cè)放一矩形線框abcd，導(dǎo)線中通有穩(wěn)恒電流Ⅰ，現(xiàn)將線框由位置Ⅰ移到位置Ⅱ，第一次是平移，第二次是以bc邊為軸旋轉(zhuǎn)180°，兩次線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電量分別為Q1和Q2，則（）A．Q1＞Q2 B．Q1＝Q2 C．Q1＜Q2 D．無法確定Q1與Q2的大小關(guān)系C例題2例題２、

如圖所示，將一半徑為r的金屬圓環(huán)在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中用力握中間成“8”字型，并使上、下兩圓半徑相等．如果環(huán)的電阻為R，則此過程中流過環(huán)的電荷量為(

)B二、電磁感應(yīng)與圖象綜合問題一、圖像問題的三種類型（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。（３）根據(jù)圖像定量計(jì)算。二、分析方法研究這些圖像時(shí)，主要弄清楚坐標(biāo)軸表示的物理量、截距、斜率等的物理意義，要注意相關(guān)規(guī)律的應(yīng)用，如右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等。求解釋要注意分清“過程段”，對(duì)每個(gè)階段導(dǎo)體的切割情況或回路的變化情況都要仔細(xì)分析，并進(jìn)一步確定電動(dòng)勢和電流等的變化規(guī)律，有的甚至要對(duì)線框進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析。例題３例題３、如圖所示，一個(gè)邊長為L的正方形導(dǎo)線框沿x軸正方向勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域。以x軸的正方向?yàn)榘才嗔Φ恼较?，從線框在圖示位置的時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，關(guān)于線框所受的安培力隨時(shí)間變化的圖像，正確的是（）AB．C．D．D例題４例題４、如圖，一個(gè)平行于紙面的等腰直角三角形導(dǎo)線框，直角邊長度為2d，勻速穿過垂直于紙面向里、寬度為d的勻強(qiáng)磁場區(qū)，線框中將產(chǎn)生隨時(shí)間變化的感應(yīng)電流i，設(shè)逆時(shí)針為線框中電流的正方向，當(dāng)一直角邊與磁場左邊界重合時(shí)開始計(jì)時(shí)，則圖中正確的是（）D例題５例題５、如圖所示，直角三角形導(dǎo)體框abc固定在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)體框平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加。導(dǎo)體框ab邊所受的安培力為F，規(guī)定向左為正方向，則下列關(guān)系圖像可能正確的是（）D三、電磁感應(yīng)與電路綜合問題閉合電路電磁感應(yīng)（１）電磁感應(yīng)與電路知識(shí)的關(guān)系聯(lián)系１：電動(dòng)勢E聯(lián)系２：功和能例題６例題６、如圖所示，水平面的虛線之上有垂直于紙面向里足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。邊長為a、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框PQMN沿PN方向以大小為v的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則PM剛進(jìn)入磁場時(shí)（）A例題７、如圖所示，abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為l，bc間電阻為R，其它部分電阻不計(jì)。導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。金屬桿放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌的接觸點(diǎn)為M、N。并與導(dǎo)軌成θ角，金屬桿以ω的角速度繞N點(diǎn)由圖示位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到與導(dǎo)軌ab垂直。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中金屬桿與導(dǎo)軌始終接觸良好，金屬桿電阻忽略不計(jì)，則在金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)過程中（）例題７B三、電磁感應(yīng)與電路綜合問題的思考（１）對(duì)電磁感應(yīng)中，充當(dāng)電路電源的是什么?切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈相當(dāng)于電源。（２）怎么決定電源的內(nèi)阻？產(chǎn)生電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體或者線圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻，其他部分的電阻相當(dāng)于外電阻。（３）路端電壓和感應(yīng)電動(dòng)勢的區(qū)別？“電源”兩端的電壓為路段電壓，而不是感應(yīng)電動(dòng)勢。（４）電磁感應(yīng)中電路問題的分析方法用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定電動(dòng)勢的大小和方向畫出等效電路圖根據(jù)電路知識(shí)求解例題８、如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸OO′上，隨軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓環(huán)的A點(diǎn)和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、極板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g，不計(jì)其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）例題８C四、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)與平衡問題電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流，在磁場中將受到安培力的作用，從而影響其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起。解決此類問題要將電磁學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用。(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向。(2)根據(jù)歐姆定律求感應(yīng)電流的大小。(3)分析導(dǎo)體受力情況（包含安培力，用左手定則確定其方向）。(4)應(yīng)用力學(xué)規(guī)律列方程求解。電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題比純力學(xué)問題多一個(gè)安培力，處理方法與純力學(xué)問題相同，但應(yīng)注意安培力的大小和方向確定。五、電磁感應(yīng)中的能量問題（1）能量轉(zhuǎn)化其他形式的能量電能焦耳熱或其他形式的能(２)求解焦耳熱Q的三種方法