2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案：法拉第電磁感應(yīng)定律線框

法拉第電磁感應(yīng)定律（線框）任務(wù)一：分析單個線框通過磁場問題課本導(dǎo)練1．水平通過磁場圖甲如圖甲所示，光滑水平面內(nèi)有一正方形線框ABCD邊長為L，四邊電阻相同，總電阻為R，在外力作用下以速度v勻速通過勻強磁場。圖甲（1）①位置時為電源，BC間的電勢差為；（2）②位置時BC以及AD為，AD邊上的電動勢為與BC邊大小并且方向，電路感應(yīng)電流為；（3）③位置時為電源，BC間的電勢差為；圖乙（4）若線框處在圖乙位置，此時線框中的感應(yīng)電流為，線框所受的安培力為。圖乙2．豎直通過磁場（1）線框進入磁場之前做自由落體運動，則線框剛要進入磁場時的速度v=；（2）線框進入磁場時恰好勻速，則F安=，線框電阻為R，h=；（3）若磁場寬度大于線框邊長L，線框出磁場的過程中一定做運動，加速度逐漸；（4）線框通過磁場的過程中磁通量變化量為，根據(jù)q=，線框中通過的電荷量為，線框所受安培力方向，所以安培力的沖量為。討論展示[例1]如圖所示，粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框abcd，置于有界勻強磁場中，圖中虛線為磁場邊界，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里。現(xiàn)使線框以同樣大小的速度勻速沿四個不同方向平動進入磁場，并且速度方向始終與線框先進如磁場的那條邊垂直，則在通過如圖所示位置時，下列說法正確的是（）圖①中ab兩點間的電勢差最大B．圖②中ab兩點間的電勢差最大C.圖③中回路電流最大 D．圖④中回路電流最小[例2]有一邊長、質(zhì)量的正方形導(dǎo)線框abcd，由高度處自由下落，如圖所示，其下邊ab進入勻強磁場區(qū)域后，線圈開始做勻速運動，直到其上邊dc剛剛開始穿出勻強磁場為止。已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度，勻強磁場區(qū)域的高度也是l，g取，則線框（）A．電阻B．進入磁場的過程通過線框橫截面的電荷量C．穿越磁場的過程產(chǎn)生的焦耳熱D．穿越磁場的過程，感應(yīng)電流方向和安培力方向都不變?nèi)蝿?wù)二：分析兩個線框通過磁場問題課本導(dǎo)練1.水平通過磁場如圖所示，同種材料制成的單匝正方形金屬線圈甲和乙，已知甲、乙兩線圈質(zhì)量相等、粗細均勻，乙的邊長是甲邊長的2倍。（1）金屬絲電阻的決定式R=，甲乙線圈的電阻之比為；（2）在外力作用下甲乙以相同速率v0勻速進入單邊界有界勻強磁場中，速度方向和磁場邊界垂直，甲乙線圈中電流之比為；（3）甲、乙兩線圈進入磁場過程中產(chǎn)生的熱量之比為；（4）甲、乙兩線圈進入磁場過程中通過的電荷量之比為。2．豎直通過磁場如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩個用相同材料、相同粗細的導(dǎo)線繞制的單匝閉合正方形線圈1和2，其邊長。（1）1、2線圈的電阻之比為，質(zhì)量之比為；在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再逐漸完全進入磁場，最后落到地面。運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界。進入磁場過程中1、2線圈所受安培力之比為；設(shè)線圈1、2落地時的速度大小分別為、，；設(shè)線圈1、2落地時的時間分別為t1、t2，t1t2；在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為、，；通過線圈截面的電荷量分別為、，。討論展示[例3]（多選）如圖所示，由同種材料、粗細均勻的電阻絲繞制成的矩形導(dǎo)體框abcd的ab邊長為、bc邊長為，在外力作用下以速度v向右勻速進入有界勻強磁場，第一次ab邊與磁場邊界平行、第二次bc邊與磁場邊界平行。不計空氣阻力，則先后兩次進入過程（）A.線圈中電流之比為B.外力做功的功率之比為C.通過導(dǎo)體棒截面的電量之比為D.剛進入磁場時，a、b兩點間的電勢差之比為[例4]（多選）由相同材料的導(dǎo)線繞成邊長相同的甲、乙兩個正方形閉合線圈，兩線圈的質(zhì)量相等，但所用導(dǎo)線的橫截面積不同，甲線圈的匝數(shù)是乙的2倍。現(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時由靜止開始下落，一段時間后進入一方向垂直于紙面的勻強磁場區(qū)域，磁場的上邊界水平，如圖所示。不計空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進入磁場后且上邊進入磁場前，可能出現(xiàn)的是（）A．甲和乙都加速運動B．甲和乙都減速運動C．甲加速運動，乙減速運動D．甲減速運動，乙加速運動小結(jié)小測1．(多選)如圖甲所示，絕緣斜面MNQP。上有兩條與底邊NQ平行的虛線CD、EF，兩條虛線之間存在垂直于斜面向上的勻強磁場。單匝正方形金屬框abcd從斜面上虛線CD上方某一位置由靜止釋放，金屬框下滑過程中ab邊始終與斜面底邊NQ平行，以釋放瞬間為t=0時刻，其v-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．當(dāng)ab邊進入磁場，cd邊尚未進入時，金屬框中感應(yīng)電流的方向為a→b→c→d→aB．當(dāng)ab邊進入磁場，cd邊尚未進入時，金屬框仍加速運動C．當(dāng)ab邊進入磁場，cd邊尚未進入時，金屬框勻速運動D．勻強磁場的寬度可能大于金屬框的邊長2.（多選）如圖所示，在傾角為θ的光滑斜面上，存在著兩個磁感應(yīng)強度大小均為B的勻強磁場區(qū)域．區(qū)域Ⅰ的磁場方向垂直斜面向上，區(qū)域Ⅱ的磁場方向垂直斜面向下，磁場邊界MN、PQ、GH均平行于斜面底邊，MP、PG的長度均為L．一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形導(dǎo)線框，由靜止開始沿斜面下滑，下滑過程中ab邊始終與斜面底邊平行．t1時刻ab邊剛越過GH進入磁場Ⅰ區(qū)域，此時導(dǎo)線框恰好以速度v1做勻速直線運動；t2時刻ab邊下滑到PQ與MN的中間位置，此時導(dǎo)線框又恰好以速度v2做勻速直線運動，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．當(dāng)ab邊剛越過PQ時，導(dǎo)線框的加速度大小為a=3gsinθB．導(dǎo)線框兩次做勻速直線運動的速度之比v1：v2=2：1C．從t1到t2的過程中，導(dǎo)線框克服安培力做的功等于機械能的減少量D．從t1到t2的過程中，有的機械能轉(zhuǎn)化為電能3.如圖甲所示，一正方形單匝金屬線框放在光滑水平面上，水平面內(nèi)兩條平行直線MN、QP間存在垂直水平面的勻強磁場，時，線框在水平向右的外力F作用下緊貼MN從靜止開始做勻加速運動，外力F隨時間t變化的圖線如圖乙實線所示，已知線框質(zhì)量、電阻，則（）A．磁場寬度為3mB．勻強磁場的磁感應(yīng)強度為C．線框穿過QP的過程中產(chǎn)生的焦耳熱等于4JD．線框穿過MN的過程中通過導(dǎo)線內(nèi)某一橫截面的電荷量為4.（多選）如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)有四條間距相等的水平虛線，在與與之間存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為1T，方向垂直于豎直平面向里?，F(xiàn)有一矩形線圈，寬度，質(zhì)量為0.1kg，電阻為，將其從圖示位置（邊與重合）由靜止釋放，線圈的速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，時刻，邊與重合；時刻，邊與重合；時刻，邊與重合。~時間內(nèi)的圖線為與t軸