高中物理：电磁感应中的图象问题教案

教学目标：1．熟练运用右手定则和楞次定律判断感应电流及感应电动势的方向2．能够处理电磁感应图象问题

教学重点：电磁感应中的图象问题

教学难点：电磁感应规律的综合应用。

（一）自主学习:

电磁感应中的图象问题

1、电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E、感应电流I、安培力F 安或外力F 外随时间t变化的图象,即B—t图、Φ—t图、E—t图、I—t图、F—t图。对于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 随位移x变化的图象,即E—x图、I—x图等

2、这些图象问题大体上可分类两类：

（1）由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象。

（2）由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量。

3、电磁感应现象中图象问题的分析,要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势（电流）是否大小恒定。用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向,从而确定其正负,以及在坐标中的范围。分析回路中的感应电动势和感应电流的大小及其变化规律,要利用法拉第电磁感应定律来分析。有些图象问题还要画出等效电路来辅助分析。

4、另外,要正确解决图象问题,必须能根据图象的意义把图象反映的规律对应到实际过程中去,又能根据实际过程的抽象规律对应到图象中去,最终根据实际过程的物理规律进行判断,这样,才抓住了解决图象问题的根本。

（二）课内探究:

例1. 匀强磁场的磁感应强度B＝0.2T,磁场宽度l＝3m。一正方形金属框边长ad＝l′＝1m,每边电阻。金属框以的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方向垂直,如图所示。求：

（1）画出金属框穿过磁场区域的过程中,金属框内感应电流的I－t图线；

（2）画出ab两端电压的U－t图线。

变式（全国卷一）图10中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l,磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离也为l。t＝0时刻,bc边与磁场区域边界重合（如图10）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I随时间t变化的图线可能是图11中（）。

图10

图11

[规律总结]处理图象问题,可从以下六个方面入手分析：一要看坐标轴表示什么物理量；二要看具体的图线,它反映了物理量的状态或变化；三要看斜率,斜率是纵坐标与横坐标的比值,往往有较丰富的物理意义；四要看图象在坐标轴上的截距,它反映的是一个物理量为零时另一物理量的状态；五要看面积,如果纵轴表示的物理量与横轴表示的物理量的乘积,与

某个的物理量的定义相符合,则面积有意义,否则没有意义；六要看（多个图象）交点．

例2．如图6甲所示,光滑导轨水平放置在与水平方向夹60角斜向下的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定

斜向下为正方向）,导体棒ab垂直导轨放置,除电阻R的阻

值外,其余电阻不计,导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向,水平向右的方向为外力的正方向,则在0～t时间内,能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是( )

针对训练：

1、某闭合回路的磁通

量随时间t变化的

图象分别如图1所示,

关于回路中产生的感

应电动势,下列判断

正确的是（）

A. 图甲回路中,感应

电动势不断增大

B. 图乙回路中,感应电动势恒定不变

C. 图丙回路中,时间内的感应电动势小于时间内的感应电动势

D. 图丁回路中,感应电动势先变小,再变大

2、一环形线圈放在匀强磁场中,设第1s内磁感线垂直线圈平面（即垂直于纸面）向里,如图3所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图4所示,那么第3s内线圈中感应电流的大小与其各处所受安培力的方向是（）

A．大小恒定,沿顺时针方向与圆相切

B．大小恒定,沿着圆半径指向圆心

C．逐渐增加,沿着圆半径离开圆心

D．逐渐增加,沿逆时针方向与圆相切

3．如图12-1-9所示,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a,磁感应强度的大小为B。一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域,在下图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图象正确的是（）

4、（全国卷1）矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图1所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,图2中正确的是：（）

参考答案

例1解析（1

）线框在进入和穿出磁场的过程产生的感应电流

大小相等,即为A

ab=

由右手定则判断可知,进入过程中线框中感应电流方向沿

adcba,为正方向；穿出磁场过程中感应电流方向为abcda,为负

方向,作出i-t图象如图所示．

A B C D

图1

（2）进入磁场过程,ab 两端电压Uab 1=V V B L 5.041ab = 线框完全进入磁场过程,Uab 2=B L ab V=2V 穿出磁场过程,Uab 3=

V V B L 5.143ab =

则电压如图所示．

变式 B 例2

D 针对训练1、BD 2、B 3、D 4、D