電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的線框問題

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的線框問題,寶清二高物理組朱勝金,2012重慶卷如圖所示，正方形區(qū)域MNPQ內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場在外力作用下，一正方形閉合剛性導線框沿QN方向勻速運動，t0時刻，其四個頂點M、N、P、Q恰好在磁場邊界中點下列圖象中能反映線框所受安培力f的大小隨時間t變化規(guī)律的是()ABCD,2011海南卷如圖，EOF和EOF為空間一勻強磁場的邊界，其中EOEO，F(xiàn)OFO，且EOOF；OO為EOF的角平分線，OO間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里一邊長為l的正方形導線框沿OO方向勻速通過磁場，t0時刻恰好位于圖示位置規(guī)定導線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正，則感應(yīng)電流i與時間t的關(guān)系圖線可能正確的是(),考點一線框與圖像、電路綜合,例1、（08全國1卷）如圖1所示，矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示.若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流I的正方向，下列各圖中正確的是（）,圖1,D,變式訓練1、如下圖(2)所示,一個由導體制成的矩形線圈,以恒定速度v運動,從無場區(qū)域進入勻強磁場區(qū)域,然后出來.若取逆時針方向為電流的正方向,那么在(3)圖中所示的圖像中,能正確反映出回路中感應(yīng)電流隨時間變化的是圖(),圖2,圖3,C,變式訓練2、（04全國卷）如圖4所示，在x0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場的方向垂直于xy平面（紙面）向里。具有一定電阻的矩形線框abcd位于xy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合。令線框從t=0的時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應(yīng)電流I（取逆時針方向的電流為正）隨時間t的變化圖線It圖可能是下圖中的哪一個？,圖4,D,溫馨提示四個明確：（1）明確圖像所描述的物理意義（2）明確圖像中各種正、負號的含義（3）明確圖像斜率的含義（4）明確圖像和電磁過程之間的對應(yīng)關(guān)系,根據(jù)題意當a=0時，根據(jù)閉合電路歐姆定律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得,考點二線框與力學綜合例2、如圖5，在水平線ab上方有水平方向的勻強磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B。在豎直平面上，邊長為L、質(zhì)量為M、電阻為R的正方形線框落到如圖位置時，加速度為零，求這時線框的速度。,圖5,變式訓練3、如圖6所示，閉合金屬框從一定高度自由下落進入勻強磁場中，從bc邊開始進入磁場到ad邊剛進入磁場的這段時間內(nèi)，線框運動的速度圖像不可能是圖中的（）,B,溫馨提示線框兩種狀態(tài)處理方法（1）線框處于平衡狀態(tài)-列平衡方程求解（2）線框處于非平衡狀態(tài)-用牛頓第二定律進行動態(tài)分析結(jié)合功能關(guān)系分析,考點三線框與能量綜合例3、如圖7所示，質(zhì)量為m，高度為h的矩形導體線框在豎直面內(nèi)由靜止開始自由下落.它的上下兩邊始終保持水平，途中恰好勻速通過一個有理想邊界的勻強磁場區(qū)域，則線框在此過程中產(chǎn)生的熱量為（）AmghB2mghC大于mgh，小于2mghD大于2mgh,B,圖7,動能定理：,能量守恒:,變式訓練4、如圖8所示，勻強磁場的方向垂直紙面向外，而且有理想的邊界，用力將長為b，寬為a的矩形線框勻速拉出勻強磁場，以下關(guān)于拉力做功的說法正確的是（）A拉線圈的速度越大，拉力做功越多B線圈邊長a越大，拉力做功越多C線圈的電阻越大，拉力做功越多D磁感應(yīng)強度增大，拉力做功越多,圖8,ABD,溫馨提示電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量計算的三種方法（1）利用克服安培力做功求解。（2）利用能量守恒求解。（3）利用電路特征求解。,小試牛刀如圖9所示，用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь€做成邊長為L的單匝正方形線框MNPQ，線框每一邊的電阻都相等。將線框置于光滑絕緣的水平面上。在線框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強磁場，磁場邊界間的距離為2L，磁感應(yīng)強度為B。在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場。在運動過程中線框平面水平，且MN邊與磁場的邊界平行。求：（1）線框MN邊剛進入磁場時，線框中感應(yīng)電流的大小；（2）線框MN邊剛進入磁場時，M、N兩點間的電壓UMN；（3）在線框從MN邊剛進入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中，水平拉力對線框所做的功W。,圖9,L,2L,一展身手（08北京卷）如圖10所示，均勻?qū)Ь€制成的單位正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m。將其置于磁感強度為B的水平勻強磁場上方h處，如圖所示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當cd邊剛進入磁場時，（1）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小;（2）求cd兩點間的電勢差大小;（3）若此時線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件。,圖10,