2021年高考物理模擬題精練專題4.36 線框切割磁感線問題(基礎(chǔ)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 考點(diǎn)新擬千精（修 第部電感專 線切磁線題基篇計(jì)算題（2020 江部分重點(diǎn)中第一次聯(lián)考）如圖所示，水平地面上方有一高度為 H，上、下水平界面分別為PQMN 的強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 矩形導(dǎo)線框 ab 邊為 l，bc 長(zhǎng)為 l ，導(dǎo)線框的質(zhì)量為 m，電阻為.磁場(chǎng)方向垂直于線框平面向里，磁場(chǎng)高度 l .線框從某高處由靜止落下，當(dāng)線框的 邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框的加速度方向向下、大小為 ；當(dāng)線框的 cd 邊離開磁場(chǎng)時(shí)，線框的加速度方向向上、大小為 在運(yùn)動(dòng)過程中，線框平面位于豎直平面內(nèi)，上、

2、下兩邊總平行于 空氣阻力不計(jì)，重力加速度為 g求(1)線框的 邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，通過線框?qū)Ь€中的電流；(2)線框的 邊剛進(jìn)入磁時(shí)線框的速度大?。?3)線框 abcd 從部在磁場(chǎng)中開始到全部穿出磁場(chǎng)的過程中，通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量 【參考答案】 (2) (3)【名師解析】(1)設(shè)線框的 邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)框?qū)Ь€中的電流為 I ，據(jù)題意根據(jù)牛頓第二定律有 mgBI l解得： (2)設(shè)線框 邊剛進(jìn)入磁時(shí)線框的速度大小為 v ，線框的 邊離開磁場(chǎng)時(shí)速度大小為 v ，框的 邊剛離開磁場(chǎng)時(shí)線框?qū)Ь€中的電流為 I牛頓第二定律有 BI l 解得： 由閉合電路歐姆定律得 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 由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移的關(guān)系式 2(l )解得 v 得 v (3)設(shè)線框 abcd 出磁場(chǎng)的過程中所用時(shí)間為 t，均電動(dòng)勢(shì)為 ，通過導(dǎo)線的平均電流為 I通過導(dǎo)線某 一橫截面的電荷量為 q則由法拉第電磁感應(yīng)定律 E由閉合電路歐姆定律 I It(2020 北名校聯(lián)考用密度為 、電阻率為 、橫截面積為 A 的金屬條制成長(zhǎng)為 L 的合方 形框 abba如 2 示金屬方框水平放在磁極的狹縫間框平面與磁場(chǎng)方向平設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于 相對(duì)磁極之間其地方的磁場(chǎng)略不計(jì)認(rèn)為方框的 aa邊 bb邊處在磁極之間磁的磁感應(yīng)強(qiáng)度 大小為 B方框從靜止開始釋放，其平面

4、在下落過程中保持水(不計(jì)空氣阻)(1)求方框下落的最大速度 (設(shè)磁區(qū)域在豎直方向足夠)；(2)當(dāng)方框下落的加速度為 時(shí)，求框的發(fā)熱功率 ；(3)已知方框下落時(shí)間為 t 時(shí)下落高度為 h其速度為 v (v )若在同一時(shí)間 t 內(nèi)，方框內(nèi)產(chǎn)生的熱 與一恒定電流 I 在方框內(nèi)產(chǎn)生的熱相同，求恒定電流 I 的表達(dá)式【名師解析(1)方框質(zhì)量 4，L方框電阻 ，方框下落速度為 時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EB2LvE BAv感應(yīng)電流 I ， 2方框下落過程，受到重力 G 及培力 F，GLAdg方向豎直向下，m m m 0 0 0 t v2 m m m 0 0 0 t v2 v21 2 0 BF2L ，向豎直上，當(dāng)

5、FG 時(shí)方框達(dá)到最大速度，即 v ，則B L4LAdg方框下落的最大速度 4B(2)方框下落加速度為 時(shí)有2Lm ，mg Agd則 I . B方框的發(fā)熱功率 I2ALgB(3)根據(jù)能量守恒定律，有mgh mv2 tI2Rt，解得恒定電流 I 的達(dá)式 A 1I t gd 4ALg2d2 答案：(1) (2)B 2A t 2 t （2020 云景谷一中檢）如圖所示，光滑絕緣水平面上方有兩個(gè)方向相反的水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，豎直虛線為其邊界，磁場(chǎng)范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為 B B，B 3B豎直放置的正方形金屬線框邊長(zhǎng)為 L，阻為 R，量為 m線通過一絕緣細(xì)線與套在光滑豎直桿上的質(zhì)量為 M 的塊相連

6、，滑輪左側(cè)細(xì)線水平開始時(shí)，線框與物塊靜止在圖中虛線位置且細(xì)線水平伸直將物塊由圖中虛線位置靜止釋放，當(dāng)物塊下滑 速度大小為 v ，此時(shí)細(xì)線與水方向夾角 ，線框剛好有一半處于右磁場(chǎng)中已知 重力加速度 ，不計(jì)一切摩擦)求：(1)此過程中通過線框截面的電荷量 q(2)此時(shí)安培力的功率；(3)此過程在線框中產(chǎn)生的焦耳熱 .0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 【名師解析】(1)此過程的平均感電動(dòng)勢(shì)為： ，通過線框截面的電量 q tt ，解得：(2)此時(shí)線框的速度為：v cos 60 ，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) EB lvB 2 ， 線框中的感應(yīng)電流 I ，此時(shí)的安培力功率 R(3)對(duì)

7、于系統(tǒng)由功能關(guān)系QMgh Mv mvMgh Mv mv (2018 浙金華女子中學(xué)模)一根質(zhì)量為 m0.04 kg，電阻 R0.5 的線繞成一個(gè)匝數(shù)為 n匝，高為 h m 矩形線圈，將線圈固定在一個(gè)質(zhì)量為 M ，長(zhǎng)度與線圈等長(zhǎng)的小車上，如圖甲所示。線圈和小車一起沿光滑水平面并以初速度 v 2 m/s 進(jìn)入垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B1.0 T，運(yùn)動(dòng)過程中線圈平面和磁場(chǎng)方向始終垂直。小車的水平長(zhǎng)度l cm磁場(chǎng)的寬度 d 。(1)求小車剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線圈中的流方向和線圈所受安培力的大?。?2)求小車由位置 運(yùn)動(dòng)到位置 3 的程中，線圈產(chǎn)生的熱量 Q；(3)在圖乙中畫出小車從剛進(jìn)磁場(chǎng)置

8、 動(dòng)到位置 的程中速度 v 隨車的位移 變的象。 【名師解析】(1)根據(jù)右手定則得線圈中的電流向?yàn)槟鏁r(shí)針。剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) VE電流 I A1 2 1 : * * 2 3 1 2 1 : * * 2 3 安培力 nBIh N(2)從位置 位置 動(dòng)量定理得： I ht )v mMv nBhl其中 I t 1 RBh2l聯(lián)立得到 (mM M 2求得 v m/s從位置 位置 動(dòng)量定理得：B2l()v mMv 求得 v m/s從位置 位置 能量守恒定律得： 1(m)v ()v 2 2 3Q求得 。n2B22x(3)對(duì)線圈和車進(jìn)入過程設(shè)位移 由量定理可求得表達(dá)式 ()v )v 速度隨 x位移線性減

9、小，在位置 1 和位置 之，小車勻速運(yùn)動(dòng)，之后同理分析得速度又隨位移線性減小，故得到 如下圖。答案：(1)逆時(shí)針 1 N(2)0.062 (3)圖象見解析 南三高聯(lián)考如所空分著平方的強(qiáng)場(chǎng)場(chǎng)域水寬 0.4 m，豎方足長(zhǎng)磁應(yīng)度 T。正形線 PQMN 邊 L ，質(zhì) m0.2 ，電 0.1 ，始放在滑緣平上位，用水向的力 F N 拉線，其右過磁場(chǎng)，后達(dá)位( 邊恰好磁)。線平在動(dòng)始保在直面，PQ 邊剛進(jìn)磁場(chǎng)線恰做速動(dòng)g 取 10 2。：1 p 1 p (1)線進(jìn)磁前動(dòng)距 ；(2)上整過中框產(chǎn)的耳；(3)線進(jìn)磁過中過電?！久麕熃馕觥?1)線框在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)，則 F FE由公式得： BILI ，E R

10、1解得：v m/s由動(dòng)能定理得： 解得：D0.5 。(2)由能量守恒定律可知Q 。 (3)根據(jù) I 可Rt B 0.50.42 0.8 。 0.1答案：(1)0.5 (3)0.8 河南洛陽(yáng)模)如圖所示，兩完全相同的金棒垂直放在水平光滑導(dǎo)軌上，其質(zhì)量均為1 kg，導(dǎo)軌間距 0.5 m現(xiàn)兩棒并齊，中間夾一長(zhǎng)度不計(jì)的輕質(zhì)壓縮彈簧，彈簧彈性勢(shì)能為 E 16 J?，F(xiàn)釋放彈簧(不拴接，彈簧彈開后，兩棒同時(shí)獲得大小相等的速度開始反向運(yùn)動(dòng)ab 棒進(jìn)入一隨時(shí)間變化的場(chǎng)，已知 Bt(單位：，導(dǎo)軌上另有兩個(gè)擋塊 、Q 棒與之碰撞時(shí)無能量損失，開始時(shí)擋塊P 與 cd 棒間的距離為 16 ， 與虛線 MN 之間的距離為

11、 16 ，棒接入導(dǎo)軌分的電阻均為 R5 導(dǎo)軌電阻不計(jì)。若從釋放彈簧時(shí)開始計(jì)不考慮彈簧彈開兩棒的時(shí)間即間彈開兩)，在 棒進(jìn)入磁場(chǎng)邊界的瞬間 ab 棒加一外力 F(大小和方向都可以變化)做速度大小為 a0.5 m/s 的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，求：0 0 1 1 00 2 02 20 0 1 1 00 2 02 2(1) 剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的外力 的小和方向； (2) 速度為零時(shí)所受到的安培力。【名師解析】(1)彈簧彈開瞬間，設(shè)兩棒的速度小均為 ，在這個(gè)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒， E 2 mvp 0，解得 v m/s 棒 s 進(jìn)磁場(chǎng)，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1 4B 2 T0.54 T4 TB2d2v 棒到的安培力 F 1.6 N方向水平向左 R由牛頓第二定律得 F