【二轮培优】题型8　电磁感应中的线框、双杆问题-2025版高考物理二轮复习题型讲义.pdf

题型8电磁感应中的线框、双杆问题

1.(11分)如图甲所示,匝数N100,边长为L0.2m的正方形闭合线圈abcd固定于绝缘小车上(小车在

图中没有画出,大小忽略不计),置于粗糙水平地面上,小车与地面间的动摩擦因数μ0.4,线圈的总电阻

R2Ω,小车和线圈的总质量m2kg,区域内有垂直于线圈平面的匀强磁场,宽度为5L,下边界与线圈

中心等高,ab边恰好不在磁场区域内,磁感应强度大小按如图乙所示的规律变化。

(1)求t0.2s时线圈中通过的电流I。

1

(2)分别计算t0.5s、t2s时刻cd边所受安培力的大小。

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(3)若在t1s时刻,瞬间给线圈水平向右的力,合力的冲量I0.3N·s(作用时间极短,可忽略不计),使线

圈获得初速度,同时对线圈施加一水平拉力F,使线圈向右匀速通过磁场区域,求:

①线圈离开磁场过程中力F的最小值;②从t0到线圈离开磁场全过程,线圈产生的焦耳热。

2.(11分)(2024浙江杭州高二阶段练习)如图所示,在光滑水平面内从左至右连续存在5个宽度均为L

的矩形区域,其中区域Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ的长度均为L,其间存在沿竖直方向交替变化的图示匀强磁场,磁感

应强度大小均为B;区域Ⅱ、Ⅳ为长度均为s的无场区域。一质量为m、电阻为R、边长为d(sdL)

的正方形单匝金属线框ABCD以大小为v的初速度开始进入区域Ⅰ,运动过程中线框的AB边始终

0

与各区域的竖直边界线平行,线框最终离开区域Ⅴ。

(1)求线框的AB边刚进入区域Ⅰ时,线框的加速度大小。

(2)求线框完全进入区域Ⅰ和完全进入区域Ⅲ的速度大小。

(3)若在线框开始进入区域Ⅰ时,对线框施加一可变的水平外力,使线框做匀速直线运动至线框完全离

开区域Ⅴ,求水平外力做功的平均功率。

3.(11分)(2024浙江三模)如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中有间距为L、

足够长的水平金属导轨P、Q与间距为2L、足够长的水平金属导轨M、N相连。长度为L、质量为

m、电阻为R的均匀金属棒a垂直于P、Q静止放置。由相同金属制成的均匀金属棒b长度为2L,

质量为2m,垂直于M、N运动。金属棒与导轨接触良好,导轨光滑且不计电阻。开始时金属棒b在水

平外力F作用下以恒定速度v匀速向右运动,经过一段时间金属棒a的速度也达到v(a始终在导轨

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P、Q上滑动),此时撤去外力F。求:

(1)刚拉动金属棒b时,通过金属棒a的电流I;

1

(2)从开始运动到速度达到v,金属棒a上产生的热量Q;

01

(3)撤去外力F后,金属棒a上产生的热量Q。

2

4.(11分)两根相距为d、足够长、不计电阻的金属导轨如图甲所示放置,导轨与导体棒ab、cd间的

动摩擦因数均为μ。导体棒ab和cd的质量均为m,长度均为L,电阻均为R,倾斜部分倾角为α,导体棒

cd到水平导轨所在平面的距离为L。整个装置处于方向水平向右的均匀磁场中,磁感应强度随时间

变化的关系为BBsinωt,tπ之后磁感应强度恒为B,其中B、ω均已知,如图乙所示。t0时刻给

000

2

导体棒ab一水平向左的初速度v,tπ之前导体棒cd一直静止。tπ时,一拉力作用在导体棒cd

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上;tt时刻,导体棒cd速度为v,沿导轨向下运动的位移为x,拉力做功为W,此时导体棒ab恰好静止。

0

从0~t时刻回路产生的焦耳热为Q,求:

0

(1)初始时刻通过导体棒ab电流的方向;

(2)0~t时间内导体棒cd所受安培力的冲量大小;

0

π