电磁感应—导体线框类问题归类分析.docx

. 电磁感应 — 导体线框类问题归类分析 近几年高考物理试卷和理科综合试卷，导体线框在磁场中运动常涉及力学和能量问题， 可综合多个物理高考知识点． 其特点是综合性强、 物理过程复杂， 有利于对学生综合运用所 学的知识从多层面、多角度、全方位分析问题和解决问题的能力考查 。 一、导体线框运动与图像综合 例题 1、如图所示，等腰三角形分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在 x 轴上且 长为 2L，高为 L.纸面一边长为 L 的形导框沿 x 轴向做匀速直线运动穿过磁场区域，在 t＝ 0 时刻恰好位于图中所示的位置． 以顺时针方向为导线框中电流的向， 在下面四幅图中能够正确表示电流 — 位移 (I— x)关系的是 ( ) 【解析】 线框进入磁场的过程中，线框的右边做切割磁感线运动，产生感应电动势，从 而在整个回路中产生感应电流， 由于线框做匀速直线运动， 且切割磁感线的有效长度不断增 加，其感应电流的大小不断增加，由右手定则，可判定感应电流的方向是顺时针的；线框全 3 部进入磁场后， 线框的左边和右边同时切割磁感线， 当 x≤2 L 时，回路中的感应电流不断减 3 小，由右手定则可判定感应电流的方向是顺时针； 当 2L x2 L 时，回路中的感应电流不断增 加，但感应电流的方向是逆时针．线框出磁场的过程，可依照同样方法分析． 【答案】 A 变式训练 1、 ABC 的直角边 BC 与匀强磁场边界平行， 如右图所示， 闭合直角三角形导线框 若让框沿 BA 方向匀速通过有明显边界的匀强磁场区，磁场宽度 L AB，则在整个过程中， 线框的感应电流随时间变化的图象是下图中的（取逆时针方向为电流向） 正确答案： C 二、导体线框运动与电路综合 例题 2、用相同导线绕制的边长为 L 或 2 L 的四个闭合 Word 文档 . 导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示 .在每个线框进入磁场的过程中， M 、 N 两点间的电压分别为 U a、 b 、 c 和 d.下列判断正确的是( ) U U U A.Ua＜Ub ＜Uc＜Ud B.Ua＜Ub＜Ud＜ Uc C. = U ＜ U = U D. U ＜ U ＜ U ＜ U b b a dc a d c 解析 :线框进入磁场后切割磁感线 ,a、b 产生的感应电动势是 c、d 电动势的一半 .而不同的线 框的电阻不同 .设 a 线框电阻为 4r,b 、 c、 d 线框的电阻分别为 6r、 8r 、6r,则 U a BLv 3r 3BLv BLv 5r 5BLv 6r 3BLv 4r ,U b 6r 6 , U c B2Lv , 4 8r 2 U d B2Lv 4r 4Blv .所以 B 正确 . 6r 3 变式训练 2、如图甲所示 .空间有一宽为 2L 的匀强磁场区域，磁 感应强度为 B，方向垂直纸面向外 .abcd 是由均匀电阻丝做成的边长为 L 的形线框，总电阻值为 R.线框以垂直磁场边界的速度 v 匀速通过磁场区域 .在运动过程中，线框 ab、 cd 两边始终与磁场边界平行 .设线框刚进入磁场的位置 x=0 ， x 轴沿水平方向向右。求： 1）cd 边刚进入磁场时， ab 两端的电势差，并指明哪端电势 高； 2）线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热； （ 3）在下面的乙图中，画出 ab 两端电势差 Uab 随距离变化的图象。其中 U0 = BLv。 解析：（1）dc 切割磁感线产生的感应电动势 E = BLv 回路中的感应电流 BLv I R ab 两端的电势差 U 1 1 IR BLv b 端电势高 4 4 （ 2）设线框从 dc 边刚进磁场到 ab 边刚进磁场所用时间为 t 由焦耳定律 Q 2 I 2 Rt L vt 求出 Q 2B2 L3 v R （ 3） ab 两端电势差 Uab 随距离变化的图象 三、导体线框运动与力学综合 例题 3、如图甲所示， ABCD为一足够长的光滑绝缘斜面， EFGH围存在方向垂直斜面的匀强磁场，磁场边界 EF、 HG 与斜面底边 AB 平行．一形金属框 abcd 放在斜面上， ab 边平行 于磁场边界．现使金属框从斜面上某处由静止释放，金属框从开始运动到 cd 边离开磁场的 过程中， 其运动的 v－ t 图象如图乙所示． 已知金属框电阻为 R，质量为 m，重力加速度为 g， 图乙中金属框运动的各个时刻及 对应的速度均为已知量，求： (1)斜面倾角的正弦值和磁场区域 的宽度； (2)金属框 cd 边到达磁场边界 EF Word 文档 . 前瞬间的加速度； (3)金属框穿过磁场过程中产生的焦耳热． v1 解析 (1)由题图乙可知，在 0 ～t1 时间金属框运动的加速度 a1＝ t1 设斜面的倾角为