2026版高考物理二轮复习攻坚克难3　微切口3　力学三大观点在导体框模型中的应用（学用）

微切口3力学三大观点在导体框模型中的应用类型1导体框中的动力学和能量问题如图所示，在倾角θ＝37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域MNPQ，磁感应强度B的大小为5T，磁场宽度d＝0.55m．有一边长L＝0.4m、质量m1＝0.6kg、电阻R＝2Ω的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量m2＝0.4kg的物体相连．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.4，将线框从图示位置由静止释放，物体到定滑轮的距离足够长．(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求线框abcd还未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力大小．(2)当ab边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x.(3)在(2)问中的条件下，若cd边离开磁场边界PQ时，速度大小为2m/s，求整个运动过程中ab边产生的热量．类型2力学三大观点在导体框中的应用(2025·福建卷)光滑斜面倾角为θ＝30°，Ⅰ区域与Ⅱ区域均存在垂直斜面向外的匀强磁场，两区磁感应强度大小相等，均为B.正方形线框abcd质量为m，总电阻为R，由同种材料制成且粗细均匀．Ⅰ区域长为L1，Ⅱ区域长为L2，两区域间无磁场的区域长度大于线框长度．线框从某一位置释放，cd边进入Ⅰ区域时速度为v，且直到ab边离开Ⅰ区域时速度均为v，cd边进入Ⅱ区域时的速度和ab边离开Ⅱ区域时的速度一致，重力加速度为g.则：(1)求线框释放点cd边与Ⅰ区域上边缘的距离．(2)求cd边进入Ⅰ区域时cd边两端的电势差．(3)求线框进入Ⅱ区域到完全离开过程中克服安培力做功的平均功率．常见情景动力学分析能量分析动量分析在安培力作用下穿越磁场设运动过程中某时刻的速度为v，则a＝eq\f(B2L2v,mR)，a与v方向相反，导线框做减速运动，v↓⇒a↓，即导线框做加速度减小的减速运动，最终匀速运动(全部进入磁场)或静止(导线框离开磁场过程的分析相同)部分(或全部)动能转化为焦耳热，Q＝－ΔEk(1)求电荷量或速度：－Beq\x\to(I)·LΔt＝mv2－mv1，q＝eq\x\to(I)Δt(2)求位移：－eq\f(B2L2\x\to(v)Δt,R)＝0－mv0，即－eq\f(B2L2x,R)＝0－mv0(3)求时间：①－Beq\x\to(I)LΔt＋F其他·Δt＝mv2－mv1，即－BLq＋F其他·Δt＝mv2－mv1(已知电荷量q，F其他为恒力，可求出变加速运动的时间)②－eq\f(B2L2\x\to(v)Δt,R)＋F其他·Δt＝mv2－mv1，即－eq\f(B2L2x,R)＋F其他·Δt＝mv2－mv1(若已知位移x，F其他为恒力，也可求出变加速运动的时间)在恒力F(包括重力mg)和安培力作用下穿越磁场(1)若进入磁场时eq\f(F,m)＝eq\f(B2L2v,mR)，则导线框匀速运动(2)若进入磁场时eq\f(F,m)>eq\f(B2L2v,mR)，则导线框做加速度减小的加速运动(直至匀速)(3)若进入磁场时eq\f(F,m)<eq\f(B2L2v,mR)，则导线框做加速度减小的减速运动(直至匀速)(导线框离开磁场过程的分析相同)力F做的功等于导线框的动能变化量与回路中产生的焦耳热之和，WF＝ΔEk＋Q如图所示，磁感应强度为B的有界匀强磁场的宽度为L，一质量为m、电阻为R、边长为d(d<L)的正方形金属线圈竖直放置．线圈由静止释放，进入磁场过程中做匀速运动，完全离开磁场前已做匀速运动．已知重力加速度为g，下列说法中错误的是()A.进、出磁场过程中电流方向不同B.进、出磁场过程中通过线圈某一横截面的电荷量相等C.通过磁场的过程中产生的热量为mgLD.MN边离开磁场时的速度大小为eq\f(mgR,B2d2)(2025·陕西、山西、宁夏、青海卷)如图所示，光滑水平面上存在竖直向上、宽度d大于2L的匀强磁场，其磁感应强度大小为B.甲、乙两个合金导线框的质量均为m，长均为2L，宽均为L，电阻分别为R和2R.两线框在光滑水平面上以相同初速度v0＝eq\f(4B2L3,mR)并排进入磁场，忽略两线框之间的相互作用．则()A.甲线框进磁场和出磁场的过程中电流方向相同B.甲、乙线框刚进磁场区域时，所受合力大小之比为1∶1C.乙线框恰好完全出磁场区域时，速度大小为0D.甲、乙线框从刚进磁场区域到完全出磁场区域产生的焦耳热之比为4∶3配套热练1.如图所示，空间中存在一匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B、方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场的上、下边界(虚线)均为水平面．纸面内磁场上方有一个质量为m、总电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd(由均匀材料制成)，其上、下两边均与磁场边界平行，边长小于磁场上、下边界的间距．导线框从ab边距磁场上边界为h处自由下落，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法中正确的是()A.ab边刚进入磁场时，受到的安培力大小为eq\f(B2L2\r(gh),R)B.导线框通过磁场上边界的过程中，下落的速度可能一直增大C.导线框通过磁场上边界的过程中，下落的速度一直减小D.导线框通过磁场下边界的过程中，下落的速度一直减小2.两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，用长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体．距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场．磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大．把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力．下列说法中正确的是()A.B与v0无关，与eq\r(H)成反比B.通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变C.通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率小于重力做功的功率D.调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变3.(2025·如皋第二次适应性考试)如图所示，金属线框甲从匀强磁场的上边界由静止释放，末速度为v时，线框还未完全进入磁场；相同的线框乙从磁场的下边界以速度v竖直向上抛出，到达最高点时线框也未完全进入磁场．两线框在上述进入磁场的过程中，甲线框()A.运动的时间短 B.运动的位移大C.通过的电荷量小 D.产生的内能少4.如图所示，在竖直平面内有一上下边界均水平，垂直线框所在平面的匀强磁场，磁感应强度B＝2.5T．正方形单匝金属线框在磁场上方h＝0.45m处，质量为0.1kg，边长为0.4m，总阻值为1Ω.现将线框由静止释放，下落过程中线框ab边始终与磁场边界平行，ab边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度均为2m/s，不计空气阻力，取g＝10m/s2.下列说法中错误的是()A.cd边刚进入磁场时克服安培力做功的功率为9WB.匀强磁场区域的高度为0.65mC.穿过磁场的过程中线框电阻产生的热量为0.65JD.线框通过磁场上边界所用时间为0.3s5.如图所示，“凹”字形硬质金属线框质量为m，相邻各边互相垂直，且处于同一平面内，ab、bc边长均为2l，gf边长为l.匀强磁场区域的上、下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面．开始时，bc边离磁场上边界的距离为l，线框由静止释放，从bc边进入磁场直到gf边进入磁场前，线框做匀速运动．在gf边离开磁场后ah、ed边离开磁场之前，线框又做匀速运动．线框在下落过程中始终处于竖直平面内，且bc、gf边保持水平，重力加速度为g.(1)线框ah、ed边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是bc边刚进入磁场时的几倍？(2)若磁场上、下边界间的距离为H，则线框完全穿过磁场过程中产生的热量为多少？6.如图是一种电梯突然失控下落时的保护装置．在电梯后方墙壁上交替分布着方向相反的匀强磁场，每块磁场区域宽1.6m，高0.5m，大小均为0.5T．电梯后方固定一个100匝矩形线圈，线圈总电阻为8Ω，高度为1.5m，宽度略大于磁场．已知某次电梯运行试验中电梯总质量为2400kg，取g＝10m/s2，忽略摩擦阻力．当电梯失去其他保护，由静止从高处突然失控下落时：(1)电梯下落速度达到2.5m/s时，求线圈内产生的感应电流大小．(2)求电梯可达到的最大速度．(3)若电梯下落4.5m，达到最大速度的eq\f(4,5)，求此过程所用时间．7.如图所示，光滑绝缘斜面与水平面的夹角θ＝30°，斜面所在空间存在两个相邻且互不影响的有界匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，磁场边界水平，两磁场的磁感应强度方向相反，且与斜面垂直，大小均为B＝1T，宽度均为L＝0.3m．现有一边长也为L，电阻R＝0.1Ω的正方形闭合导线框abcd从距磁场Ⅰ上边界线x＝0.4m处由静