专题16 电磁感应中的导体框模型---【模型与方法】备战2024年高考物理二轮热点模型

专题16 电磁感应中的导体框模型 目录 类型1　线框穿越磁场过程的图像问题 1 类型2　线框穿越磁场过程的动力学及能量问题 2 类型3　线框穿越磁场过程的动量与电荷量问题 2 1.线框模型研究的是线框穿越匀强磁场时发生的电磁感应过程。高考试题通过此模型对电磁感应过程中的电路、动力学、功能关系进行考查，在求解此类问题时，要注意分析清楚线框进入磁场和离开磁场时的运动情况和受力情况。 2.解决线框模型问题的两大关键 (1)分析电磁感应情况：弄清线框在运动过程中是否有磁通量不变的阶段，线框进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生，结合闭合电路欧姆定律列方程解答。 (2)分析线框的受力以及运动情况，选择合适的力学规律处理问题：在题目中涉及电荷量、时间以及安培力为变力时应选用动量定理处理问题；如果题目中涉及加速度的问题时选用牛顿运动定律解决问题比较方便。　　 类型1　线框穿越磁场过程的图像问题　 如图所示，有一边长为L的正方形线框abcd，由距匀强磁场上边界H处静止释放，下降过程中ab边始终与磁场边界平行，且ab边刚进入匀强磁场区域时恰好能做匀速直线运动。匀强磁场区域宽度也为L。ab边开始进入磁场时记为t1，cd边出磁场时记为t2，忽略空气阻力，从线框开始下落到cd边刚出磁场的过程中，线框的速度大小v、加速度大小a、ab两点的电压大小Uab、线框中产生的焦耳热Q随时间t的变化图像可能正确的是(　　) 类型2　线框穿越磁场过程的动力学及能量问题　 如图所示，一水平方向的匀强磁场，磁场区域的高度为h，磁感应强度为B。质量为m、电阻为R、粗细均匀的矩形线圈，ab＝L，bc＝h，该线圈从cd边离磁场上边界高度H＝处自由落下，不计空气阻力，重力加速度为g，设cd边始终保持水平，则(　　) A．cd边刚进入磁场时速度大小v＝ B．cd边刚进入磁场时其两端电压Ucd＝ C．线圈穿过磁场的时间t＝ D．线圈穿过磁场过程中，回路中产生的热量Q＝2mgh 类型3　线框穿越磁场过程的动量与电荷量问题 如图所示，在光滑的水平面上，有一竖直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内，现有一个边长为a(a<L)的正方形闭合线圈以初速度v0垂直磁场边界滑过磁场后，速度为v(v<v0)，那么线圈(　　) A.完全进入磁场中时的速度大于 B.完全进入磁场中时的速度等于 C.完全进入磁场中时的速度小于 D.以上情况均有可能 【模型演练1】（2024上·山东淄博·高三统考期末）如图所示，一个直角边长为的等腰直角三角形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个边长也为的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直，三角形的高与导线框的一条边垂直，的延长线平分导线框。在时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列关于感应电流的强度随时间变化关系的图像中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【模型演练2】．（2023·山西·校联考模拟预测）如图1所示，光滑水平桌面上有竖直向下、宽度为的匀强磁场，正方形闭合导线框的边长为，放在桌面上，边与磁场边界平行，。让导线框在沿方向的恒力作用下穿过匀强磁场，导线框的图像如图2所示。以下判断正确的是（　　） A．时间内，导线框受到的安培力逐渐增大 B．时间内，对导线框做的功等于其动能的增加量 C．时间内，图中阴影部分的面积表示磁场的宽度 D．时间内，导线框产生的焦耳热大于 【模型演练3】．（2023上·陕西榆林·高三校联考阶段练习）如图所示，在竖直平面内有宽度为L的匀强磁场Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，各磁场边界平行且在水平面内，三个区域内匀强磁场磁感应强度的大小均为B，匀强磁场Ⅰ、Ⅲ的磁感应强度的方向垂直于纸面向外，匀强磁场Ⅱ的磁感应强度的方向垂直于纸面向里，匀强磁场Ⅰ、Ⅱ之间的距离为L，匀强磁场Ⅱ、Ⅲ依次相邻。一质量为m、边长为L的正方形单匝闭合导线框从匀强磁场Ⅰ上方某一位置静止释放，当导线框下边到达匀强磁场Ⅰ上边界时恰好做匀速直线运动，速度大小为，此时回路中的电流为，在导线框下边达到匀强磁场Ⅲ的下边界前已经开始做匀速直线运动，速度大小为，此时回路中的电流为，已知从导线框下边到达匀强磁场Ⅰ上边界运动到导线框下边到达匀强磁场Ⅱ上边界所用的时间为。在运动过程中导线框始终在竖直平面内且上下两边与各磁场边界始终平行，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．导线框中的电流之比 B．导线框运动的速度大小 C．导线框的电阻R为 D．从导线框下边到达匀强磁场Ⅱ上边界至导线框下边到达匀强磁场Ⅲ下边界过程中导线框中产生的热量为 【模型演练4】（2024上·湖南长沙·高三长郡中学校考期末）如图所示，空间存在一有水平边界的条形匀强磁场区域（边界有磁场），磁感应强度为B，磁场方向与竖直