《人教版（2019）高中物理选择性必修第二册导学单》2.2 法拉第电磁感应定律（习题课4：电磁感应中的图像问题、习题课5：电磁感应中的微元法）

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2.2 法拉第电磁感应定律（习题课 4：电磁感应中的图像问题）
【学习目标】
1. 掌握运用电磁感应定律分析图像问题
2. 掌握根据图像分析运动学、力学类问题
【质疑提升 1】电动势 E、电流 I随时间 t变化的规律
在电磁感应现象中，闭合电路的磁通量变化或导体切割磁感线产生电磁感应，产生电
磁感应的那部分导体相当于电源，在回路产生的感应电动势、感应电流，此时磁场对导体
会存在着安培力的作用。而涉及到的磁感应强度 B、磁通量 φ、电动势 E、电流 I、安培力
F都有可能随时间 t发生变化，这些物理量之间的关系可用图像直观表示出来．
解决图像类问题的关键是分析各物理间之间的约束关系、图像中物理量的正负和斜率
的物理意义。如通过磁通量的变化是否均匀，可以判断感应电动势（电流）大小是否恒定。
1． 一环形线圈放在匀强磁场中，设在第 1s 内磁场方向垂直于线圈平面向里，若磁感强度
B随时间 t的变化关系如图所示，那么在第 2s 内，线圈中
感应电流的大小和方向是（ ）
A．大小恒定，逆时针方向
B．大小恒定，顺时针方向
C．大小逐渐增加，顺时针方向
D．大小逐渐减小，逆时针方向
2． 一个圆环位于匀强磁场中，圆环平面和磁场方向垂直，匀强磁场方向及大小的变化与
时间的关系如图，规定磁场方向垂直纸面向内为正，则（ ）
A.第1秒和第 4秒圆环中的感应电流方向相同
B.第2秒和第 4秒圆环中的感应电流方向相反
C.第4秒圆环中的感应电流大小为第 6秒的两倍
D.第5秒圆环中的感应电流为顺时针方向
3． 如图所示，一宽 40cm 的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为 20cm
的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度 v＝20cm/s 通过磁场
区域，在运动过程中，线框中有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁
场的时刻 t＝0，在下列图线中，正确反映感应电流强度随时间变化规律的是（　
）
4．图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）。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（ ）
5． 在 xOy 平面内有一条抛物线金属导轨，导轨的抛物线方程为 y2＝4x，磁感应强度为 B
的匀强磁场垂直于导轨平面向里，一根足够长的金属棒 ab 垂直于 x轴从坐标原点开始，
以恒定速度 v沿x轴正方向运动，运动中始终与金属导轨保持良好接触，如图所示。
则下列图象中能表示回路中感应电动势大小随时间变化的是(　　 )
【质疑提升 2】由电磁感应现象产生感应电流，电流又要受到安培力的作用，而引发电磁
感应与力的关联。
1．如图甲所示，一矩形金属线圈 abcd 垂直匀强
磁场并固定于磁场中，磁场是变化的，磁感
应强度 B随时间 t的变化关系图象如图乙所
示，则线圈的 ab 边所受安培力 F随时间 t变化的图象是图中的(规定向右为安培力 F的
正方向) （ ）
A B C D
2．如图（
a
），圆形线圈 P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈 Q，P和Q共
轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图（b）所示，P所受的重力为 G，
桌面对 P的支持力为 N，则（ ）
A．
t1
时刻 N＜G　B．
t2
时刻 N＞G　
C．
t2
时刻 N=G　D．
t3
时刻 N＜G
3. 如图甲所示，线圈 ABCD 固定于匀强磁场中，
磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈 AB 边所受安培力向右且变化规律如图乙
所示，则磁场的
变化情况可能是下图中的(　　)
【核心素养专练】
1． 如图，圆形闭合线圈内存在 0–1s 内方向垂直纸面向外
的磁场，磁感应强度随时间变化如图，则下列说法正确
的是（ ）
A．0–1s 内与 1–2s 内的感应电流大小相等、方向相同
B．第 4s 末时的感应电动势为 0
C．4s 末前后的较短时间内感应电流大小相等、方向相同
D．0–1s 内与 3–4s 内的感应电流大小相等、方向相反
2． 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金
属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当
磁场的磁感应强度 B随时间 t发生如图乙所示变化时，下
图中正确表示线圈中感应电动势 E变化的是(　　)
3. 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
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