2024届高考物理二轮复习课件：电磁感应中的线框问题

电磁感应现象中的线框模型 【必备知识】 1、求感应电动势的两种方法： 2、判断感应电流方向的两种方法： 3、电路的串并联知识 4、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律 5、能量守恒求电热、位移 6、动量定理求感应电荷量、时间 一、有关线框模型的图像问题 1、（多选）如图所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处．在y轴的右侧的Ⅰ、Ⅳ象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行．t＝0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i、ab间的电势差Uab随时间t变化的图线是下图中的（　　） 2、（多选）如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小分别为B、2B，磁场方向分别为垂直纸面向外、向里，两磁场边界均与轴垂直且宽度均为L，在轴方向足够长。现有一边长为 的正方形导线框，从图示位置开始，在外力F的作用下沿轴正方向匀速穿过磁场区域，在运动过程中，对角线始终与轴平行。线框中感应电动势的大小为E、线框所受安培力的大小为F安。下列关于、随线框向右匀速运动距离的图像正确的是（　　） 3．（多选）如图甲所示，一质量为m、边长为L，电阻为R的单匝正方形导线框abcd放在绝缘的光滑水平面上。空间中存在一竖直向下的单边界匀强磁场，线框有一半在磁场内。其ad边与磁场边界平行。t=0时刻起，磁场的磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所示。线框运动的v-t图像如图丙所示，图中斜向虚线为过O点速度图线的切线，则（　　） A．线框中的感应电流沿顺时针方向 B．磁感应强度的变化率为 C．t3时刻，线框的热功率为 D．0-t2时间内，通过线框的电荷量为 二、有关线框模型的动力学和功能关系问题 4．（多选）边长为L的单匝正方形导线框abcd放在绝缘的光滑水平桌面上，其右端相距s处有边界PQ，在PQ左侧存在垂直于线框面向下的匀强磁场。现用水平向右的恒力F使线框由静止向右运动，且线框运动过程中ad边始终与PQ保持垂直，线框全部离开磁场前已做匀速直线运动，已知磁感应强度大小为B，线框质量为m，电阻为R，边长为L。下列说法正确的是（　　） A．cd边离开磁场时线圈中的感应电动势大小为 B．cd边离开磁场时线框的加速度大小为 C．线框全部离开磁场过程中，通过线框某一横截面的电荷量为 D．线框全部离开磁场过程中，线框中产生的热量为 5．（多选）如图所示，在竖直平面内有一上下边界均水平且方向垂直线框所在平面的匀强磁场，磁感应强度B=2.5T。正方形单匝金属线框在磁场上方h=0.45m处，质量为m=0.1kg，边长为L=0.4m，总阻值为R=1Ω。现将线框由静止释放，下落过程中线框ab边始终与磁场边界平行，ab边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度均为v=2m/s，不计空气阻力，重力加速度取10m/s2则（       ） A．cd边刚进入磁场时克服安培力做功的功率为9W B．匀强磁场区域的高度为0.65m C．穿过磁场的过程中线框电阻产生的焦耳热为0.65J D．线框通过磁场上边界所用时间为0.3s 6．（多选）如图1所示，足够长的光滑斜面与水平面夹角θ=37°，在斜面上有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度B=5T，边界aa′和bb′与水平面平行，间距大于0.1m。正方形金属线框MNPQ质量为m=50g、总电阻为R=1Ω、边长为d=0.1m，其初始位置MN边与磁场边界bb′平行。现让金属线圈从初始位置静止释放，规定线框处于初始位置时其重力势能为零，整个线框进入磁场的过程中，机械能E和位移x之间的关系如图2所示，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（　　） A．线框位于初始位置时MN边与磁场边界bb′之间的距离为0.12m B．线框进入磁场所用的时间为0.1s C．线圈进入磁场的过程中，MN两端的电压UMN=0.6V D．线框完全进入磁场时的机械能为E1=-0.03J 7．（多选）如图所示，在光滑的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场区域，磁场宽度均为L。一个边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向运动，从如图实线位置I进入磁场开始到线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置II时，线框的速度始终为v，则下列说法正确的是（　　） A．在位置II时外力为 B．在位置II时线框中的电功率为 C．此过程中产生的电能为 D．此过程中通过导线横截面的电荷量为 8．（多选）两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为，通过长为的绝缘轻质杆相连，构成如图所