电磁感应—导体线框类问题归类分析.doc

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1、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，等腰三角形内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.纸面内一边长为L的正方形导框沿x轴正方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正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流—位移(I—x

2、)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；线框全部进入磁场后，线框的左边和右边同时切割磁感线，当x≤L时，回路中的感应电流不断减小，由右手定则可判定感应电流的方向是顺时针；当L

3、BC与匀强磁场边界平行，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，线框内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正方向）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2L的四个闭合导体线框，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Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是(　　)A.Ua＜Ub＜Uc＜UdB.Ua＜Ub＜Ud＜UcC.Ua=Ub＜Ud=UcD.Ub＜Ua＜Ud＜Uc解析:线框进入磁场后切割磁感线,a、b

4、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,所以B正确.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的正方形线框，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；（

5、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ab两端的电势差b端电势高（2）设线框从dc边刚进磁场到ab边刚进磁场所用时间为t由焦耳定律求出（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范围内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．一正方形金属框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

6、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前瞬间的加速度；(3)金属框穿过磁场过程中产生的焦耳热．解析　(1)由题图乙可知，在0～t1时间内金属框运动的加速度a1＝设斜面的倾角为θ，金属框边长为l0，由牛顿第二定律有a1＝gsinθ解得sinθ＝在t1～2t1时间内金属框匀速进入磁场，则l0＝v1t1在2t1～3t1时间内，金属框运动位移s＝则磁场的宽度d＝l0＋s＝(2)

7、在t2时刻金属框cd边到达EF边界时的速度为v2，设此时加速度大小为a2，cd边切割磁场产生的电动势E＝Bl0v2，受到的安培力F＝由牛顿第二定律F－mgsinθ＝ma2金属框进入磁场时mgsinθ＝解得a2＝加速度方向沿斜面向上．(3)金属框从t1时刻进入磁场到t2时刻离开磁场的过程中，由功能关系得mg(d＋l0)·sinθ＝mv－mv＋Q解得Q＝4mv－mv.变式训练3、如图所示,一边长L=0.2m、质量m1=0.5kg、电阻R=0.1Ω的正方形导体线框abcd,与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连.起初ad边距磁场下边界为d1

8、=0.8m,磁感应强度B=2.5T,磁场宽度d2=0.3m,物块放在倾角θ=53°的斜面上,物