2021年高考物理模拟题精练专题4.36 线框切割磁感线问题(基础篇)

1、1 2 2 1 1 11 1 2 2 2 12 2 1 2 2 1 1 11 1 2 2 2 12 2 年考理 100 考点新拟千精（修 第部电感专 线切磁线题基篇计算题（2020 江部分重点中第一次联考）如图所示，水平地面上方有一高度为 H，上、下水平界面分别为PQMN 的强磁场，磁感应强度为 矩形导线框 ab 边为 l，bc 长为 l ，导线框的质量为 m，电阻为.磁场方向垂直于线框平面向里，磁场高度 l .线框从某高处由静止落下，当线框的 边刚进入磁场时，线框的加速度方向向下、大小为 ；当线框的 cd 边离开磁场时，线框的加速度方向向上、大小为 在运动过程中，线框平面位于竖直平面内，上、

2、下两边总平行于 空气阻力不计，重力加速度为 g求(1)线框的 边刚进入磁场时，通过线框导线中的电流；(2)线框的 边刚进入磁时线框的速度大小；(3)线框 abcd 从部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量 【参考答案】 (2) (3)【名师解析】(1)设线框的 边刚进入磁场时框导线中的电流为 I ，据题意根据牛顿第二定律有 mgBI l解得： (2)设线框 边刚进入磁时线框的速度大小为 v ，线框的 边离开磁场时速度大小为 v ，框的 边刚离开磁场时线框导线中的电流为 I牛顿第二定律有 BI l 解得： 由闭合电路欧姆定律得 I ，2 2 1 1 m t t 0 0

3、A 2 2 1 1 m t t 0 0 A 解得：v 由匀变速直线运动速度与位移的关系式 2(l )解得 v 得 v (3)设线框 abcd 出磁场的过程中所用时间为 t，均电动势为 ，通过导线的平均电流为 I通过导线某 一横截面的电荷量为 q则由法拉第电磁感应定律 E由闭合电路欧姆定律 I It(2020 北名校联考用密度为 、电阻率为 、横截面积为 A 的金属条制成长为 L 的合方 形框 abba如 2 示金属方框水平放在磁极的狭缝间框平面与磁场方向平设匀强磁场仅存在于 相对磁极之间其地方的磁场略不计认为方框的 aa边 bb边处在磁极之间磁的磁感应强度 大小为 B方框从静止开始释放，其平面

4、在下落过程中保持水(不计空气阻)(1)求方框下落的最大速度 (设磁区域在竖直方向足够)；(2)当方框下落的加速度为 时，求框的发热功率 ；(3)已知方框下落时间为 t 时下落高度为 h其速度为 v (v )若在同一时间 t 内，方框内产生的热 与一恒定电流 I 在方框内产生的热相同，求恒定电流 I 的表达式【名师解析(1)方框质量 4，L方框电阻 ，方框下落速度为 时产生的感应电动势EB2LvE BAv感应电流 I ， 2方框下落过程，受到重力 G 及培力 F，GLAdg方向竖直向下，m m m 0 0 0 t v2 m m m 0 0 0 t v2 v21 2 0 BF2L ，向竖直上，当

5、FG 时方框达到最大速度，即 v ，则B L4LAdg方框下落的最大速度 4B(2)方框下落加速度为 时有2Lm ，mg Agd则 I . B方框的发热功率 I2ALgB(3)根据能量守恒定律，有mgh mv2 tI2Rt，解得恒定电流 I 的达式 A 1I t gd 4ALg2d2 答案：(1) (2)B 2A t 2 t （2020 云景谷一中检）如图所示，光滑绝缘水平面上方有两个方向相反的水平方向匀强磁场，竖直虚线为其边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为 B B，B 3B竖直放置的正方形金属线框边长为 L，阻为 R，量为 m线通过一绝缘细线与套在光滑竖直杆上的质量为 M 的块相连

6、，滑轮左侧细线水平开始时，线框与物块静止在图中虚线位置且细线水平伸直将物块由图中虚线位置静止释放，当物块下滑 速度大小为 v ，此时细线与水方向夹角 ，线框刚好有一半处于右磁场中已知 重力加速度 ，不计一切摩擦)求：(1)此过程中通过线框截面的电荷量 q(2)此时安培力的功率；(3)此过程在线框中产生的焦耳热 .0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 【名师解析】(1)此过程的平均感电动势为： ，通过线框截面的电量 q tt ，解得：(2)此时线框的速度为：v cos 60 ，线框中的感应电动势 EB lvB 2 ， 线框中的感应电流 I ，此时的安培力功率 R(3)对

7、于系统由功能关系QMgh Mv mvMgh Mv mv (2018 浙金华女子中学模)一根质量为 m0.04 kg，电阻 R0.5 的线绕成一个匝数为 n匝，高为 h m 矩形线圈，将线圈固定在一个质量为 M ，长度与线圈等长的小车上，如图甲所示。线圈和小车一起沿光滑水平面并以初速度 v 2 m/s 进入垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度 B1.0 T，运动过程中线圈平面和磁场方向始终垂直。小车的水平长度l cm磁场的宽度 d 。(1)求小车刚进入磁场时线圈中的流方向和线圈所受安培力的大小；(2)求小车由位置 运动到位置 3 的程中，线圈产生的热量 Q；(3)在图乙中画出小车从刚进磁场置

8、 动到位置 的程中速度 v 随车的位移 变的象。 【名师解析】(1)根据右手定则得线圈中的电流向为逆时针。刚进入磁场时感应电动势 VE电流 I A1 2 1 : * * 2 3 1 2 1 : * * 2 3 安培力 nBIh N(2)从位置 位置 动量定理得： I ht )v mMv nBhl其中 I t 1 RBh2l联立得到 (mM M 2求得 v m/s从位置 位置 动量定理得：B2l()v mMv 求得 v m/s从位置 位置 能量守恒定律得： 1(m)v ()v 2 2 3Q求得 。n2B22x(3)对线圈和车进入过程设位移 由量定理可求得表达式 ()v )v 速度随 x位移线性减

9、小，在位置 1 和位置 之，小车匀速运动，之后同理分析得速度又随位移线性减小，故得到 如下图。答案：(1)逆时针 1 N(2)0.062 (3)图象见解析 南三高联考如所空分着平方的强场场域水宽 0.4 m，竖方足长磁应度 T。正形线 PQMN 边 L ，质 m0.2 ，电 0.1 ，始放在滑缘平上位，用水向的力 F N 拉线，其右过磁场，后达位( 边恰好磁)。线平在动始保在直面，PQ 边刚进磁场线恰做速动g 取 10 2。：1 p 1 p (1)线进磁前动距 ；(2)上整过中框产的耳；(3)线进磁过中过电。【名师解析】(1)线框在磁场中做匀速运动，则 F FE由公式得： BILI ，E R

10、1解得：v m/s由动能定理得： 解得：D0.5 。(2)由能量守恒定律可知Q 。 (3)根据 I 可Rt B 0.50.42 0.8 。 0.1答案：(1)0.5 (3)0.8 河南洛阳模)如图所示，两完全相同的金棒垂直放在水平光滑导轨上，其质量均为1 kg，导轨间距 0.5 m现两棒并齐，中间夹一长度不计的轻质压缩弹簧，弹簧弹性势能为 E 16 J。现释放弹簧(不拴接，弹簧弹开后，两棒同时获得大小相等的速度开始反向运动ab 棒进入一随时间变化的场，已知 Bt(单位：，导轨上另有两个挡块 、Q 棒与之碰撞时无能量损失，开始时挡块P 与 cd 棒间的距离为 16 ， 与虚线 MN 之间的距离为

11、 16 ，棒接入导轨分的电阻均为 R5 导轨电阻不计。若从释放弹簧时开始计不考虑弹簧弹开两棒的时间即间弹开两)，在 棒进入磁场边界的瞬间 ab 棒加一外力 F(大小和方向都可以变化)做速度大小为 a0.5 m/s 的匀减速直线运动，求：0 0 1 1 00 2 02 20 0 1 1 00 2 02 2(1) 刚进入磁场时的外力 的小和方向； (2) 速度为零时所受到的安培力。【名师解析】(1)弹簧弹开瞬间，设两棒的速度小均为 ，在这个过程中，系统的机械能守恒， E 2 mvp 0，解得 v m/s 棒 s 进磁场，此时磁感应强度大小为1 4B 2 T0.54 T4 TB2d2v 棒到的安培力 F 1.6 N方向水平向左 R由牛顿第二定律得 F