练习20电磁感应中线框-2021年高考物理三轮复习高频考点强化练习

20电磁感应中线框练习-2021年高考物理三轮复习高频考点强化练习 1．如图所示，光滑水平面上有竖直向下的有界匀强磁场，磁场宽度为2L、磁感应强度为B．正方形线框abcd的电阻为R，边长为L，线框以与ab垂直的速度3v进入磁场，线框穿出磁场时的速度为v，整个过程中ab、cd两边始终保持与磁场边界平行．则线框全部进入磁场时的速度为(　　) A．1.5v　 B．2v C．2.5v　 D．2.2v 答案：B 　解析：设线框全部进入磁场时的速度为v′，对线框进入磁场的过程，设平均电流、平均加速度分别为eq \x\to(I)1、eq \x\to(a)1，应用牛顿第二定律得－Beq \x\to(I)1L＝meq \x\to(a)1，eq \x\to(a)1＝eq \f(v′－3v,t1)；对线框出磁场的过程，设平均电流、平均加速度分别为eq \x\to(I)2、eq \x\to(a)2，应用牛顿第二定律得－Beq \x\to(I)2L＝meq \x\to(a)2，eq \x\to(a)2＝eq \f(v－v′,t2)；又由感应电荷量公式q＝eq \f(ΔΦ,R总)＝eq \f(BL2,R总)，故q＝eq \x\to(I)1t1＝eq \x\to(I)2t2，联立解得v′＝2v，故B对． 2.（多选）如图所示，在平行水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的，用相同的金属材料制成的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直．A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大．现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间说法正确的是 (　　) A．三个线框同时落地 B．三个线框中，A线框最早落地 C．B线框在C线框之后落地 D．B线框和C线框在A线框之后同时落地 答案　BD 解析　A线框由于有缺口，在磁场中不能形成电流，所以下落时不受安培力作用，故下落的加速度一直为g；设正方形边长为l，电阻率为ρ，B、C线框的底边刚进入磁场时的速度为v，则根据牛顿第二定律知mg－Beq \f(Blv,R)l＝ma，即a＝g－eq \f(B2l2v,Rm)其中Rm＝ρeq \f(4l,S)·4lSρ密＝16l2ρρ密，所以加速度与线框横截面积无关，故两线框的运动情况完全相同，即在A线框之后B、C线框同时落地．选项B、D正确． 3．如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)．两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面．运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界．设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，则(　　) A．v1<v2，Q1<Q2 B．v1＝v2，Q1＝Q2 C．v1<v2，Q1>Q2 D．v1＝v2，Q1<Q2 答案　D 解析　线圈进入磁场前机械能守恒，进入磁场时速度均为v＝eq \r(2gh)，设线圈材料的密度为ρ1，电阻率为ρ2，线圈边长为L，导线横截面积为S，则线圈的质量m＝ρ14LS，电阻R＝ρ2eq \f(4L,S)，由牛顿第二定律得mg－eq \f(B2L2v,R)＝ma，解得a＝g－eq \f(B2v,16ρ1ρ2)，可见两线圈在磁场中运动的加速度相同，两线圈落地时速度相同，即v1＝v2，故A、C选项错误；线圈在磁场中运动时产生的热量等于克服安培力做的功，Q＝W安，而F安＝eq \f(B2L2v,R)＝eq \f(B2Lv,4ρ2)S，线圈Ⅱ横截面积S大，F安大，故Q2>Q1，故选项D正确，B错误． 4、(多选)(2020·湖北宜昌调研)如图所示，相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为L(L<d)，质量为m，电阻为R，将线圈在磁场上方高h处由静止释放，cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，则线圈穿越磁场的过程中(从cd边刚进入磁场起一直到ab边离开磁场为止)，以下说法正确的是(　　) A．感应电流所做的功为mgd B．感应电流所做的功为2mgd C．线圈的最小速度一定为eq \f(mgR,B2L2) D．线圈的最小速度一定为eq \r(2gh＋L－d) 答案：BD 解析：cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，说明线圈进磁场和出磁场两过程产生的热量相等，对从cd边进磁场到cd边出磁场的过程应用动能定理mgd－W克安＝0，解得W克安＝mgd，所以线圈穿越磁场的过程中感应电流做的功为2W克安＝2mgd，A错误，B正确；线圈进磁场和出磁场的过程中，线圈可能一直减速，也可能先