电磁感应现象中的线框问题

电磁感应现象中的线框问题,宝清二高物理组朱胜金,2012重庆卷如图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t0时刻，其四个顶点M、N、P、Q恰好在磁场边界中点下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是()ABCD,2011海南卷如图，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中EOEO，FOFO，且EOOF；OO为EOF的角平分线，OO间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里一边长为l的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，t0时刻恰好位于图示位置规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是(),考点一线框与图像、电路综合,例1、（08全国1卷）如图1所示，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所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是（）,图1,D,变式训练1、如下图(2)所示,一个由导体制成的矩形线圈,以恒定速度v运动,从无场区域进入匀强磁场区域,然后出来.若取逆时针方向为电流的正方向,那么在(3)图中所示的图像中,能正确反映出回路中感应电流随时间变化的是图(),图2,图3,C,变式训练2、（04全国卷）如图4所示，在x0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xy平面（纸面）向里。具有一定电阻的矩形线框abcd位于xy平面内，线框的ab边与y轴重合。令线框从t=0的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I（取逆时针方向的电流为正）随时间t的变化图线It图可能是下图中的哪一个？,图4,D,温馨提示四个明确：（1）明确图像所描述的物理意义（2）明确图像中各种正、负号的含义（3）明确图像斜率的含义（4）明确图像和电磁过程之间的对应关系,根据题意当a=0时，根据闭合电路欧姆定律根据法拉第电磁感应定律得,考点二线框与力学综合例2、如图5，在水平线ab上方有水平方向的匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度为B。在竖直平面上，边长为L、质量为M、电阻为R的正方形线框落到如图位置时，加速度为零，求这时线框的速度。,图5,变式训练3、如图6所示，闭合金属框从一定高度自由下落进入匀强磁场中，从bc边开始进入磁场到ad边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的速度图像不可能是图中的（）,B,温馨提示线框两种状态处理方法（1）线框处于平衡状态-列平衡方程求解（2）线框处于非平衡状态-用牛顿第二定律进行动态分析结合功能关系分析,考点三线框与能量综合例3、如图7所示，质量为m，高度为h的矩形导体线框在竖直面内由静止开始自由下落.它的上下两边始终保持水平，途中恰好匀速通过一个有理想边界的匀强磁场区域，则线框在此过程中产生的热量为（）AmghB2mghC大于mgh，小于2mghD大于2mgh,B,图7,动能定理：,能量守恒:,变式训练4、如图8所示，匀强磁场的方向垂直纸面向外，而且有理想的边界，用力将长为b，宽为a的矩形线框匀速拉出匀强磁场，以下关于拉力做功的说法正确的是（）A拉线圈的速度越大，拉力做功越多B线圈边长a越大，拉力做功越多C线圈的电阻越大，拉力做功越多D磁感应强度增大，拉力做功越多,图8,ABD,温馨提示电磁感应现象中能量计算的三种方法（1）利用克服安培力做功求解。（2）利用能量守恒求解。（3）利用电路特征求解。,小试牛刀如图9所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为L的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等。将线框置于光滑绝缘的水平面上。在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2L，磁感应强度为B。在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场。在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行。求：（1）线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；（2）线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压UMN；（3）在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W。,图9,L,2L,一展身手（08北京卷）如图10所示，均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，（1）求线框中产生的感应电动势大小;（2）求cd两点间的电势差大小;（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。,图10,