2025-2026学年高二物理寒假作业（十二）法拉第电磁感应定律的应用——线框模型（基础卷）

2025-2026学年高二上学期物理寒假作业（十二） 法拉第电磁感应定律的应用——线框模型（基础卷） 一、单选题 1．为了研究电磁刹车的效果，某实验小组在绝缘的光滑水平面上放置一个水平矩形线圈，如图所示（俯视），两平行的虚线边界之间存在竖直向下的匀强磁场，磁场宽度大于边长。矩形线圈以垂直于虚线边界、水平向右的速度通过了该磁场区域，则以下说法正确的是（    ） A．线圈进入磁场区域的过程做匀减速直线运动 B．线圈完全处于磁场区域中时，两点电势相等 C．线圈离开磁场区域时产生的感应电流方向是 D．线圈进入磁场区域和离开磁场区域时所受安培力的方向相反 2．如图所示，竖直平面内的虚线MN下方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，金属圆环abcd的顶点a与MN相切。用外力（未画出）拉着圆环使圆环以竖直向上的速度匀速穿出磁场，该过程中圆环受到的安培力大小（　　） A．先增大后减小 B．先减小后增大 C．不断增大 D．不断减小 3．如图所示，在相距d的两水平虚线之间有水平向里的匀强磁场，正方形线框acbd的边长为（），线框从磁场上方高h处由静止释放到正方形线框刚好全部离开磁场的整个过程中，cd边始终水平。下列关于线框加速度大小的变化情况可能正确的是（　　） A．变大  不变 B．不变  变小 C．不变  变小  不变 D．不变  变小  不变  变小 4．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示。则在移动过程中线框的一边a、b两点间电势差最大的是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内自左向右匀速通过磁场区域，时，线框开始进入磁场。设顺时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，甲、乙是两个完全相同的闭合正方形导线线框，、是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域，只是区域到地面的高度比高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方相同高度处同时由静止释放，穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法正确的是（　　） A．下落过程中甲框产生的焦耳热大 B．下落过程中两框产生的焦耳热一样大 C．落地时甲框的速度比乙框小 D．落地时甲框的速度比乙框大 7．如图所示，一边长为的正方形导线框垂直于磁感线，以垂直于边的速度在匀强磁场中向右做加速运动。对此过程，下列说法正确的是（　　） A．穿过线框的磁通量变大 B．线框中有感应电流 C．点电势高于点电势 D．点电势与点电势相等 二、多选题 8．如图甲所示，光滑绝缘水平面上，虚线的右侧存在磁感应强度的匀强磁场，的左侧有一质量的矩形线圈，边长，线圈电阻。时，用一恒定拉力拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间，线圈的边到达磁场边界，此时立即将拉力改为变力，又经过，线圈恰好完全进入磁场，整个运动过程中，线圈中感应电流随时间变化的图像如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．恒定拉力大小为 B．线圈在第内的加速度大小为 C．线圈边长 D．在第内流过线圈的电荷量为 9．如图所示，单匝线圈ABCD在外力作用下以速度向右匀速进入匀强磁场，第二次又以速度匀速进入同一匀强磁场，则第一次与第二次（　　） A．线圈中电动势之比为1：1 B．线圈中电流之比为1：2 C．通过线圈的电量之比为1：4 D．线圈中产生的热量之比为1：2 10．如图所示，先后以速度和匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，，在先后两种情况下（    ）    A．线圈中的感应电动势之比为 B．线圈中的感应电流之比为 C．线圈中产生的焦耳热之比为 D．通过线圈某截面的电荷量之比为 三、实验题 11．几位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素 (1)实验过程中，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中能使指针向左偏转的有________。 A．闭合开关时 B．开关闭合后将滑动变阻器的滑片向右滑动时 C．开关闭合后将B线圈从A线圈中拔出时 (2)连接好电路，闭合开关，把B线圈从同样高度插到副线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下流过灵敏电流计的电荷量大小关系是 （选填“＞”“＜”或“＝”）。 四、解答题 12．如图所示，光滑水平面上正方形导线框以初速度进入方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，磁场边界与边平行，线圈的质量为，边长为，线框完全进入磁场时的速度大小为。 (1)求线框边刚进入磁场时两端的电压； (2)在图示虚线位置给线框一个向右的瞬时冲量，使得线框离开和进入磁场的时间相同，求冲量的大小。 13．如图所示，在高度为L、足够宽的区域MNPQ内，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.质量为m、边长为L、电阻为R的正方形导线框abcd，在MN上方某一高度由静止开始自由下落．当bc边进入磁场时，导线框恰好做匀速运动．已知重力加速度为g，不计空气阻力，求： (1)导线框刚下落时，bc边距磁场上边界MN的高度h； (2)导线框离开磁场的过程中，通过导线框某一横截面的电荷量q； (3)导线框穿越磁场的整个过程中，导线框中产生的热量Q. 14．如图所示，足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成θ=37°放置，在斜面上直线aa′和bb′与斜面底边平行，在aa′，bb′围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B＝l T；现有一质量为m＝10 g，总电阻R＝1Ω.边长d＝0.1 m的正方形金属线圈MNQP，让PQ边与斜面底边平行，从斜面上端静止释放，线圈刚好匀速穿过整个磁场区域，已知线圈与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5，( g= 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求： （1）线圈进入磁场区域时的速度； （2）线圈释放时，PQ边到bb′的距离； （3）整个线圈穿过磁场的过程中，线圈上产生的焦耳热。 15．光滑绝缘水平面上宽度为L的区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m 、总电阻为R、边长为L的正方形线框abcd，bc边与磁场边界平行，将线框以垂直磁场边界的速度v0进入磁场，线框完全离开磁场时的速度为。求： (1)线框刚进入磁场时，线框的电流大小； (2)线框通过磁场过程中，安培力对线圈做的功。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A D B A D D BD BD BC 11．(1)A (2)= 12．(1) (2) 13．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）线框进入磁场时恰好做匀速运动，安培力与重力大小相等，方向相反，即 线框切割磁感线，感应电动势 故线框中产生的电流 线框在磁场中所受安培力 线框进入磁场时速度 线框进入磁场前做自由落体运动，机械能守恒： 下落高度 （2）线框匀速穿过磁场，由可知，感应电流 出磁场所用时间 可解得：通过导线框某一横截面的电量 （3）线框匀速穿过磁场，动能不变，减少的重力势能全部转化为焦耳热．磁场的宽度与线框的宽度相等，线框匀速穿过磁场高度下降2L，所以焦耳热 14．(1) 2m/s (2) 1m (3) 4×10-3J 【详解】(1) 设线圈匀速进入磁场时的速度为v，对线圈受力分析，得： FA+μmgcosθ=mgsinθ 而 FA=BId，，E=Bdv 联立解得： v=2m/s (2) 设PQ边到bb′的距离为L，根据动能定理： 解得： L=1m (3) 由于线圈刚好匀速穿过整个磁场区域，则磁场宽度等于线圈边长d，则线圈进入磁场到离开磁场，经过的路程为2d，则有： Q=FA•2d=（0.02×0.2）J=4×10-3J 15．(1) (2) 【详解】（1）线圈刚进入磁场时感应电动势E=BLv0 根据 可得 （2）根据动能定理，则 解得 学科网（北京）股份有限公司 $