专题21 电磁学计算题专题之线框进出磁场类问题- 备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】（全国通用）

备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】 （全国通用） 专题21 电磁学计算题专题之线框进出磁场类问题 1．（2023·广东梅州·统考一模）如图所示是列车进站时利用电磁阻尼辅助刹车的示意图，在车身下方固定一矩形线框，边长为L，边长为d，在站台轨道上存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的有界矩形匀强磁场，边界与平行，区域长为d。若边刚进入磁场时列车关闭发动机，此时列车的速度大小为，边刚离开磁场时列车刚好停止运动。已知线框总电阻为R，列车的总质量为m，摩擦阻力大小恒定为，不计空气阻力，重力加速度为g。求： （1）线框边刚进入磁场时列车的加速度大小； （2）线框从进入到离开磁场过程中，线框产生的焦耳热。 2．（2023秋·浙江·高三校联考阶段练习）如图所示，间距为2d（）的平行金属导轨放置在绝缘水平面上，导轨左端连一电容的电容器。空间分布着n个宽度为、间距为d的匀强磁场区域，磁感应强度，方向垂直水平面向下，磁场边界与导轨垂直，且导体棒ab左侧的无磁场区域导轨表面涂有绝缘涂层。长度为d的绝缘棒将导体棒ab和边长为d的正方形单匝线框连接组成“  ”型装置，总质量；导体棒电阻，线框电阻，其余电阻不计。线框右边与导体棒平行且固定在弹射器上，导体棒ab位于磁场右边界外。时刻，闭合开关S，同时将“  ”型装置以速度向左弹出。导体棒在整个运动过程中始终与导轨接触并且相互垂直，并认为导体棒在滑出任一磁场前已保持速度恒定。（不计空气和摩擦阻力）求： （1）刚进入磁场区域时，比较导体杆两端点a、b的电势高低； （2）整个过程中，电容器电量的最大值； （3）从导体棒ab离开磁场区域II至其刚进入磁场区域III的过程中，正方形线框上产生的焦耳热Q。 3．（2023·天津静海·静海一中校考模拟预测）均匀导线制成的电阻为、质量为的单匝正方形闭合线框，边长为，将线框置于有界匀强磁场上方某一高度处，如图。已知该磁场区域宽度也为，磁场方向沿水平、垂直线框所在平面向里，磁感应强度为。现使线框由静止自由下落，线框平面保持与磁场方向垂直，且边始终保持水平。若线框恰好以恒定速度通过磁场，重力加速度为，空气阻力不计，问： （1）线框穿越磁场的过程中，感应电流的方向如何？ （2）线框开始下落时，边与磁场上边界的距离； （3）线框穿越磁场的过程中，产生的总焦耳热。 4．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，倾角为的光滑固定斜面，斜面上相隔为的平行虚线与间有大小为的匀强磁场，方向垂直斜面向下，一质量，电阻，边长的正方向单匝纯电阻金属线圈，线圈边从距上方处由静止释放沿斜面下滑进入磁场，且边刚要离开磁场时线圈恰好做匀速运动。重力加速度。求： （1）边刚进入磁场时线圈的速度和加速度； （2）线圈进入磁场的过程中，通过边的电量q； （3）线圈通过磁场的过程中产生的热量Q。 5．（2023·山东·模拟预测）如图，光滑绝缘水平面内有边长、电阻、质量的正方形线框，开始线框静止在水平面上，线框右侧距线框ab边处有宽、方向竖直向下的匀强磁场区域。现对线框施加大小为、方向水平向右的恒定拉力，在线框边到达磁场左边界时撤去拉力，当线框完全进入磁场后再对其施加大小为、方向水平向右的拉力。已知线框边到达磁场右边界时的速度，线框进入磁场的过程中，线框速度与线框边到磁场左边界距离之间满足关系式（为线框ab边刚到达磁场左边界时的速度，常量c未知），重力加速度g取。 （1）求线框进入磁场过程中产生的焦耳热Q。 （2）求磁场磁感应强度B的大小。 （3）若线框ab边到达磁场右边界瞬间，立即改变拉力的大小，使线框能以的加速度匀减速离开磁场，取ab边到达磁场右边界时为时刻，求线框离开磁场的过程中，拉力与线框运动时间t的关系式。 6．（2023春·湖南衡阳·高三校考阶段练习）如图甲所示，矩形单匝导线框abcd边长ab = h，ad = L，质量为m，当bc边距离匀强磁场的上边界某一高度时线框开始自由下落，线框从起始位置到穿过磁场过程中的v—t图像如图乙所示（其中、v0已知，两斜线斜率相等）。已知磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，求： （1）线框的总电阻R与导线框开始进入磁场时的加速度大小； （2）线框进入磁场的过程中通过线框某横截面的电荷量； （3）整个运动过程中线框产生的焦耳热； （4）线框从开始下落到完全离开磁场所需要的时间。 7．（2023·天津·模拟预测）某种飞船的电磁缓冲装置结构简化图如图所示。在缓冲装置的底板上，沿竖直方向固定着两个光滑绝缘导轨NP、MQ。导轨内侧安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。绝缘缓冲底座上绕有n匝闭合矩形线圈，线圈总电阻为R，ab边长为L。假设整个返回舱以速度与地面碰撞后，绝缘缓冲底座立即停下，船舱主