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】（江苏专用）

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】 （江苏专用） 专题21 电磁学计算题专题之线框进出磁场类问题 1．（2023春·江苏·高三校联考阶段练习）如图所示，虚线的右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。电阻为R、质量为m、边长为L的正方形单匝金属线框放在光滑绝缘的水平面上，边在磁场外侧紧靠虚线边界，线框以初速度垂直于边界向左离开磁场。求： （1）初始时刻，线框中感应电流大小I和方向； （2）线框穿出磁场的过程中，通过线框截面的电荷量q。 2．（2023·江苏·高三专题练习）如图，在光滑水平面上有一长为、宽为的单匝矩形闭合线框abcd，处于磁感应强度为的竖直向下的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的边界重合，线框由粗细均匀的同种材料制成，总电阻为。现用外力将线框以速度向右沿水平方向匀速拉出磁场，此过程中保持ab边与磁场边界平行，求线框被拉出磁场的过程中： （1）通过线框边的电流大小和方向； （2）通过ab边某横截面的电荷量。 3．（2023·江苏·高三专题练习）一矩形线圈abcd置于磁感强度为0.5T的匀强磁场左侧，磁场宽度等于线框ab的边长，，，当加一水平向右的力的拉力时线框恰能以的速度匀速穿过磁场。求： （1）进入磁场时感应电流的大小和方向； （2）线框总电阻R； （3）穿过磁场的过程中产生的电能。 4．（2023春·江苏·高三校联考阶段练习）2021年7月20日，世界首套时速600公里高速磁浮交通系统在青岛亮相，这是当前速度最快的地面交通工具，如图甲所示。超导磁悬浮列车是通过周期性变换磁极方向而获得推进动力。其原理如下：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行的一边长为d、轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场，如图乙所示磁感应强度随到MN边界的距离大小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大值为B0。磁场以速度v1、列车以速度v2沿相同的方向匀速行驶，且v1> v2，从而产生感应电流，金属线框受到的安培力即为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为R，轨道宽为l，求： （1）如图丙所示，时刻线框左右两边恰好和磁场I两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表达式； （2）从时刻起列车匀速行驶s（s足够大）距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。 5．（2023·江苏南京·校考模拟预测）如图甲所示，质量、电阻的单匝等腰直角三角形线框用细绳悬挂于A点，三角形的直角边长为，为三角形两边的中点。从零时刻起，在连线上方加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小按图乙规律变化。在时细绳恰好被拉断，线框向下运动，穿出磁场时速度为，重力加速度。求： （1）内，绳中拉力F随时间t的变化关系； （2）从零时刻到线框全部离开磁场，线框中产生的总热量Q。 6．（2023春·江苏南通·高三统考阶段练习）如图所示，一线圈放在匀强磁场中，磁场方向与线圈垂直，磁场的变化规律为，线圈的匝数为n，面积均为S，电阻为R。从t=0时刻开始计时，求经过时间的过程中 （1）通过线圈横截面的电荷量q； （2）线圈上所产生的焦耳热Q。 7．（2022·江苏苏州·江苏省昆山中学校考模拟预测）一有界匀强磁场区域如图甲所示，质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L，线圈一半在磁场内，一半在磁场外，磁感强度为B0，t=0时刻磁场开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，v-t图像如图乙，图中斜向虚线为过0点速度图线的切线，数据由图中给出，不考虑重力影响。 ⑴磁场磁感强度的变化率； ⑵t3时刻回路电功率。 8．（2022·江苏盐城·统考三模）一实验小组想要探究电磁刹车的效果。在遥控小车底面安装宽为L、长为2.5L的N匝矩形线框，线框电阻为R，面积可认为与小车底面相同，其平面与水平地面平行，小车总质量为m。其俯视图如图甲所示，水平地面上的有界匀强磁场如图乙所示，小车在磁场外行驶的功率保持P不变，且在进入磁场前已达到最大速度，当车头刚要进入磁场时立即撤去牵引力，完全进入磁场时速度恰好为零。已知有界磁场PQ和MN间的距离为2.5L，磁感应强度大小为B。方向竖直向上，在行驶过程中小车受到地面阻力为f。求： （1）小车车头刚进入磁场时，线框的感应电动势E； （2）电磁刹车过程中线框产生的焦耳热Q； （3）若只改变小车功率，使小车穿出磁场边界MN时的速度恰好为零，假设小车两次与磁场作用时间相同，求小车的功率P′。 9．（2022·江苏·高三专题练习）如图甲，电阻R=0.2Ω的直角梯形金属框abcde放在绝缘水平地面上，ab、bc、cd、de的长度均为L=0.4m；边长L=0.4m的正方形区域MNHK内存在垂直地面向下B=0.5T的匀强磁场。金属框沿地面以恒定速度v=1.0m/s向右穿过磁场，从cd边刚进入磁场(t=0)到a