2024-2025学年人教版高二物理选择性必修二教学课件 第二章 5 专题：电磁感应中的电路、电荷量问题

第二章学案5专题：电磁感应中的电路、电荷量问题

学习目标1.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和基本解题思路(重点)。2.掌握电磁感应现象中电荷量求解的基本思路和方法(重难点)。

内容索引目标一

电磁感应中的电路问题目标二

电磁感应中的电荷量问题目标一电磁感应中的电路问题如图所示，边长为L的正方形均匀导体框以速度v0匀速进入右侧的匀强磁场(磁感应强度大小为B)，导体框的总阻值为R，_______(选填“ab边”或“da边”)相当于电源，电动势大小为______。请作出等效电路图，Uab为等效电路中的___________(选填“电动势”“内电压”或“路端电压”)，大小为________。观察与思考ab边BLv0路端电压答案如图所示

[梳理与总结]处理电磁感应中电路问题的一般思路(1)明确“角色”：确定“电源”和外电路。哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路。(2)画等效电路图：分清内、外电路。(3)求感应电动势：用法拉第电磁感应定律E＝

或E＝Blv确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向。(4)对闭合回路进行分析、计算：运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，计算电流、电压、电功率、电热等物理量。1.把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右运动经过环心O时，求：(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；导练把切割磁感线的金属棒看成一个内阻为R、电动势为E的电源，两个半圆环看成两个并联电阻，且R1＝R2＝R，画出等效电路如图所示。等效电源电动势为E＝2Bav由右手定则可知金属棒中电流方向为从N流向M。根据闭合电路欧姆定律知，棒两端的电压为路端电压，(2)圆环和金属棒消耗的总热功率。2.如图甲所示，线圈总电阻r＝0.5Ω，匝数n＝10，其端点a、b与R＝1.5Ω的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示。关于a、b两点电势φa、φb及两点电势差Uab，正确的是

A.φa>φb，Uab＝1.5VB.φa<φb，Uab＝－1.5VC.φa<φb，Uab＝－0.5VD.φa>φb，Uab＝0.5V√由题图乙可知，线圈内的磁通量是增大的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据安培定则可知，线圈中感应电流的方向为逆时针方向。在回路中，线圈相当于电源，由于电流的方向是逆时针方向，所以a相当于电源的正极，b相当于电源的负极，所以a点的电势高于b点的电势。1.“电源”的确定方法：“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”，该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”。2.电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极流向负极。总结提升目标二电磁感应中的电荷量问题观察与思考思考与讨论如图所示，将一个闭合金属圆环从有界磁场中匀速拉出，第一次速度为v，通过金属圆环某一横截面的电荷量为q1，第二次速度为2v，通过金属圆环某一横截面的电荷量为q2，则q1∶q2＝_______。1∶13.如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为d和2d的单匝闭合线框a和b，以相同的速度将线框从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外。若此过程中流过两线框的电荷量分别为Qa、Qb，则Qa∶Qb为

A.1∶4 B.1∶2C.1∶1 D.不能确定导练√线圈匝数一定时，通过某一截面的感应电荷量仅由回路电阻和磁通量的变化量决定，与时间无关。总结提升4.物理实验中，常用一种叫作“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量。如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R。若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可得出被测磁场的磁感应强度为√5.(2022·庆阳市高二期末)如图甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，半径r1＝0.5m，电阻r＝6Ω，线圈与阻值R＝10Ω的电阻相连。在线圈的中央有一个范围为半径r2＝0.4m的有界匀强磁场，磁感应强度B按图乙所示规律变化。圆周率用π表示。(1)求t＝0时刻，通过线圈的磁通量Φ；答案1.6π×10－2Wb

t＝0时刻，通过线圈的磁通量Φ＝BS＝B·πr22，代入数据解得Φ＝1.6π×10－2Wb(2)求理想电压表的示数U；答案20πV则电压表的示数为U＝IR，代入数据解得U＝20πV(3)若撤去原磁场