2020高中物理 第四章 磁感应中的图像问题教案 新人教版选修3-2 7页

电磁感应中的图象问题 ‎ 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（2020年全国卷一）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 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2，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与线框移动距离的关系图象正确的是（ ）‎ ‎4、（08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 图1‎ 针方向为感应电流I的正方向，图2中正确的是：（ 　　）‎ A B ‎ ‎ C D 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  ‎ 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．‎ ‎（2）进入磁场过程，ab两端电压Uab1=‎ 线框完全进入磁场过程，Uab2=B Lab V=2V 穿出磁场过程，Uab3=‎ 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