高中物理 加强练习第十二章　125.电磁感应中的线框模型(B)

125.电磁感应中的线框模型(B)(分值：25分)1、2题每题5分1.(多选)(2026·江苏南京市调研改编)两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为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。下列说法正确的是()A.B与v0无关，与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与重力做功的功率相等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答案CD解析将组合体以初速度v0水平无旋转抛出后，组合体做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，由于水平方向切割磁感线产生的感应电动势相互抵消，则有mg=F安=B2L2vyR综合有B=mgRL则B与v0无关，B2与H成反比，A错误；当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框出磁场时金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，B错误；组合体通过磁场的过程中mg=F安，则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，C正确；无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都有mg=F安，则克服安培力做的功都为W=F安·4L，则组合体通过磁场的过程中产生的热量不变，D正确。2.(多选)(2025·湖南郴州市三模)如图所示，光滑绝缘的水平面上存在一系列竖直向下、宽度均为d的相同的匀强磁场，相邻两磁场的间距为d。一匝数n=20，边长为d的正方形金属线圈(dc边与磁场边界平行)以初速度v0从第一个磁场的左边界垂直进入磁场，结果线圈恰好能穿过完整的磁场的个数N=5。下列说法正确的是()A.线圈每经过一个磁场的动量变化量相等B.线圈每经过一个磁场的发热量相等C.线圈刚好离开第一个磁场的速度为110vD.增加线圈的匝数(增加的线圈材料、粗细与原来的相同)，线圈仍以原来的速度进入磁场，穿过完整的磁场的个数仍为5答案AD解析线圈在磁场中的运动为先减速进入磁场，再减速出磁场，然后又减速进磁场，减速出磁场，以此类推。线圈在进入磁场或穿出磁场的过程中，速度变化量为Δv，由动量定理有nBIdΔt=mΔv闭合电路欧姆定律得I=E再由法拉第电磁感应定律有E=nΔ因为每次进入磁场或穿出磁场时线圈中磁通量变化量ΔΦ=Bd2联立可解得Δv=n表明线圈在进入或穿出磁场的过程中速度的变化量相等，线圈每经过一个磁场的速度变化量相等，动量变化量相等，选项A正确；线圈依次经过各个磁场时，线圈所受安培力减小，线圈克服安培力做功减小，线圈内的发热量减小，选项B错误；根据上述分析v0=2NΔv可求出Δv=110v故线圈刚好离开第一个磁场的速度为v1=v0-2Δv=45v0，选项C根据2Nn2设线圈的电阻率为ρ，密度为ρ'线圈电阻R=ρn线圈质量m=ρ'Sn×4d联立可推知N与n无关，故线圈仍能通过5个完整的磁场，选项D正确。3.(15分)(2025·云南昆明市检测)如图甲所示，光滑绝缘的水平面存在一有界的匀强磁场，磁感应强度随时间变化如图乙所示，规定磁场方向垂直纸面向里为正，B0、T0均为已知量，磁场中静止放置一边长为L、质量为m的正方形导线框abcd，线框总电阻为R，则(1)(4分)求0~T0内线框中产生的热量Q；(2)(7分)求0~T0内线框ab边所受安培力的最大值F0，并在图丙中画出0~T0内ab边所受安培力的图像，规定安培力垂直ab边向右为正；(3)(4分)若磁感应强度保持B0不变，方向垂直纸面向里，给线框一向右初速度v0，求线框运动的整个过程中经过导线框横截面的电荷量。答案(1)16B02L(3)B0L解析(1)0~T0内线框中电流大小恒定为I=B0L故0~T0内线框中产生的热量Q=I2RT0=(4B0L2T0R(2)0~T0内线框中电流大小恒定，磁感应强度最大为B0，故ab边所受安培力的最大值F0=B0IL=40~T0内ab边所受安培力大小F=BIL，故F∝B根据楞次定律可知0~T04时间内线框中电流为逆时针方向，ab边所受安培力方向向右，T04~T02时间内线框中电流为顺时针方向，ab边所受安培力方向向左，T02~3T04时间内线框中电流为顺时针方向，磁感应强度方向垂直纸面向外，ab边所受安培力方向向