《创新课堂》第二章 电磁感应 专题强化5　电磁感应中的电路、图像问题 高中物理选择性必修第二册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

专题强化5　电磁感应中的电路、图像问题 学习目标 1.会综合电路知识和电磁感应规律处理电磁感应中的电路问题。 2.会解决电磁感应过程中感应电荷量的计算问题。 3.会综合电路知识和电磁感应规律处理电磁感应中的图像问题。 强化点一　电磁感应中的电路问题 　如图所示为用同种材料、粗细均匀的导线制成的边长为L的正方形导体框，正以速度v0从右侧匀速进入匀强磁场（磁感应强度大小为B），导体框的总阻值为4R。 活动1.画出导体框进入磁场的过程中的等效电路图，哪一条边相当于电源？产生的感应电动势大小为多少？等效内阻是多少？ 活动2.哪一部分相当于外电路？等效外电阻是多少？路端电压是多少？ 提示：1.等效电路图如图所示，ab边相当于电源，感应电动势大小为BLv0，等效内阻为R。 2.ad、dc、cb三条边相当于外电路，等效外电阻为3R，路端电压为BLv0。 解决电磁感应中的电路问题的思维程序图 【例1】 （路端电压的计算）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上a、b两点间电势差的绝对值最大的是（　　） 答案：B 解析：磁场中切割磁感线的边相当于电源，外电路可看成由三个相同的电阻串联形成，A、C、D选项中a、b两点间电势差的绝对值为外电路中一个电阻两端的电压，即U＝E＝；B选项中a、b两点间电势差的绝对值为路端电压，即U'＝E＝，所以a、b两点间电势差的绝对值最大的是B选项。 【例2】 （等效电路的分析）〔多选〕（2025·四川德阳市期末）如图甲所示，10匝铜导线制成的线圈两端点M、N与一阻值R＝4.5 Ω的电阻相连，已知线圈总电阻为0.5 Ω，线圈内磁场方向垂直于纸面向里，线圈中磁通量随时间变化的规律如图乙所示。规定图甲中B的方向为正方向，电压表为理想电表，下列说法中正确的是（　　） A.线圈中感应电动势大小为5 V B.φM＜φN C.M、N两端间的电压UMN＝－4.5 V D.电压表的读数为4.5 V 答案：AD 解析：由楞次定律可得线圈中感应电流的方向为从N到M，则M端比N端的电势高，故B错误；磁通量的变化率为＝ Wb/s＝0.5 Wb/s，根据法拉第电磁感应定律得E＝n＝10×0.5 V＝5 V，故A正确；R两端电压等于路端电压，即UMN＝R＝4.5 V，电压表读数也为路端电压，为4.5 V，故C错误，D正确。 规律总结 1.“等效电源”的确定：“切割”磁感线的导体（或磁通量发生变化的线圈）为“等效电源”，该部分导体（或线圈）的电阻为“等效内电阻”。 2.“等效电源正、负极”的确定：利用右手定则或楞次定律判断，“等效电源”的电流流出端为“等效电源正极”，流入端为“等效电源负极”。 强化点二　感应电荷量的计算问题 一个由n匝线圈组成的闭合回路，回路的总电阻为R总，如果在Δt时间内垂直穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ。 活动：请利用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求出在Δt时间内穿过线圈某横截面的电荷量q。 提示：在Δt时间内穿过线圈某横截面的电荷量q＝Δt＝·Δt＝n··Δt＝。 电磁感应过程中产生的感应电荷量 　　q＝，式中n为线圈的匝数、R为回路的总电阻、ΔΦ为磁通量的变化量。 注意：由公式可知，感应电荷量q由线圈匝数、回路的总电阻和磁通量的变化量共同决定，与电磁感应过程经历的时间Δt无关。 【例3】 （感生过程中的感应电荷量）如图甲所示，abcd为正方形导线框，线框处在磁场中，磁场垂直于线框平面，线框边长L＝0.5 m，电阻R＝1 Ω，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，在0～0.5 s和1～2 s的时间内通过线框横截面的电荷量分别为q1和q2。则q1∶q2为（　　） A.1∶1　　　B.2∶1 C.1∶2　　　D.1∶4 答案：C 解析：方法一：根据E＝＝可得，0～0 ... ...