专题强化2.2　电磁感应中的图像问题 学案（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理选择性必修二素养提升学案 第二章 电磁感应 专题强化2.2　电磁感应中的图像问题 核心素养目标 1．进一步熟练掌握法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律。 2．掌握电磁感应现象中图像问题求解的基本思路和方法，建立解决电磁感应现象中图像问题的思维模型。 3．将抽象思维与形象思维相结合，综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图像问题。 重难点突破 【问题探究】 如图甲所示，abcd中的磁场按图乙的形式随时间变化，磁场垂直纸面向里为正方向，则矩形线框内的感应电流方向是怎样的，以及bc边受到的安培力的方向是怎样的？ 【答案】： 0～1 s电流的方向为逆时针方向，1 s～3 s为顺时针方向，3 s～4 s为逆时针方向； 0～1 s内bc边受到的安培力向左，1 s～2 s内向右，2 s～3 s内向左，3 s～4 s内向右。 [要点归纳] 1．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、E t图像和I t图像(2)对于导体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)由给定的图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量 应用知识 安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律及数学知识 2．解决电磁感应图像问题的一般步骤 解决电磁感应的图像问题常采用定性分析与定量计算相结合的方法分段处理。需特别注意物理量的大小、正负，图像为直线还是曲线，有什么样的变化趋势等。具体步骤如下： [例题2]　如图所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，两磁场边界均与x轴垂直且宽度均为L，在y轴方向足够长。现有一高和底均为L的等腰三角形导线框，顶点a在y轴上，从图示x＝0位置开始，在大小为F的外力作用下向右沿x轴正方向匀速穿过磁场区域。在运动过程中，线框bc边始终与磁场的边界平行。则下列选项所示线框中感应电动势大小E、感应电流大小I、线框所受安培力大小F安、外力大小F与线框顶点a移动的位移x的关系图像中，正确的是(　　) [解析]　线框刚进入磁场时有效切割长度为L，感应电动势大小为E0＝BLv，随着线框的进入感应电动势逐渐减小；当线框右移L后，两边有效切割的长度都为L，感应电动势大小为线框刚进入磁场时的2倍，即E＝2E0＝2BLv，随后逐渐减小；线框刚开始离开磁场的瞬间，感应电动势大小为E0＝BLv，以后有效切割长度逐渐减小，感应电动势逐渐减小，故A错误。线框刚进入磁场时感应电流大小为I0＝，随着线框的进入感应电流逐渐减小；当线框进入磁场的长度为L后，I＝2I0＝，随后逐渐减小；线框刚开始离开磁场的瞬间，感应电流大小为I0＝，以后感应电动势逐渐减小，感应电流减小，故B正确；电流和有效切割长度均变化，分析可知安培力大小与x不是线性关系，故C错误；根据平衡条件可知，外力始终与安培力等大反向，F与x不是线性关系，故D错误。 [答案]　B 解决线框进出磁场的问题可以借鉴以下思路 (1)观察线框是什么形状的，判断切割磁感线的有效长度是否变化、如何变化； (2)若只有一个磁场且足够宽，关注两个过程即可：进入磁场的过程，离开磁场的过程； (3)若有两个不同的磁场，还需注意两条边分别在不同磁场时产生感应电流方向的关系。　　　　 【针对性训练】 1. . (2024江西赣州期末) 如图甲所示，正方形线圈abcd内右半部分存在垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数，边长，线圈总电阻，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示，线圈始终静止在粗糙的水平面。规定垂直平面向里为磁 ... ...