2021年高考物理必威体育精装版模拟题精练专题4.38 线框切割磁感线问题(能力篇.pdfVIP

2021年高考物理100考点必威体育精装版模拟题千题精练（选修3-2）

第四部分电磁感应

专题4.38线框切割磁感线问题（能力篇）

计算题

1．（2020高考信息卷8）(19分)如图，光滑水平桌面上等间距分布着4个条形匀强磁场，磁场方向竖直

向下，磁感应强度B＝1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d＝0.5m。桌面上现

有一边长l＝0.1m、质量m＝0.2kg、电阻R＝0.1Ω的单匝正方形线框abcd，在水平恒力F＝0.3N作用下

由静止开始从左侧磁场边缘垂直进入磁场，在穿出第4个磁场区域过程中的某个位置开始做匀速直线运动，

2

线框ab边始终平行于磁场边界，取g＝10m/s，不计空气阻力。求：

(1)线框刚好完全穿出第4个磁场区域时的速度；

(2)线框在整个运动过程中所产生的焦耳热；

(3)线框从开始运动到刚好完全穿出第4个磁场区域所用的时间。

【名师解析】

(1)线圈匀速切割磁感线时产生的电动势E＝Blv

E

线圈中产生的感应电流I

R

线圈受到的安培力F＝BIl

A

匀速运动时有F＝F

A

联立解得：v＝3m/s。

(2)线圈刚好完全穿出第4个磁场时的位移s＝7d＋l

1

2

由功能关系可得Fs＝mv＋Q

2

联立解得：Q＝0.18J。

(3)线圈某次穿入或者穿出某个磁场过程中受到的平均安培力FBIl

A

其中为平均电流

I

设线圈某次穿入或者穿出某个磁场所用的时间为Δt，通过线圈横截面的电荷量为q，则：

q

I

t

2



Bl

q

RR

23

Bl

线圈某次穿入或者穿出某个磁场的安培力冲量IFt

AR

23

8Bl

因ΔI一定，故线圈在整个运动过程中的安培力冲量I8I

R

设线框从开始运动到刚好完全穿出第4个磁场区域所用的时间为t，根据动量定理可得：

Ft－I＝mv

联立解得：t＝2.27s。

2.（2020湖北黄冈模拟3）如图所示，两平行的光滑金属导轨固定在竖直平面内，导轨间距为L、足够长

且电阻忽略不计，条形匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。长度为2d的绝

缘杆将导体棒和正方形的单匝导线框连接在一起组成装置，总质量为m，置于导轨上。导体棒与金属导轨

总是处于接触状态，并在其中通以大小恒为I的电流（由外接恒流源产生，图中未图出）。线框的边长为d

（d＜L），电阻为R，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边

界处返回，导体棒在整个