2021届高三物理一轮复习电磁学电磁感应电磁感应中的能量转化线框进出磁场类问题专题练习

2021届高三物理一轮复习电磁学电磁感应电磁感应中的能量转化线框进出
磁场类问题专题练习
一、填空题
1．如图所示，单匝线圈ABCD 在外力作用下以速度v 向右匀速进入匀强磁场，第二次又以速度2v 匀速进入同一匀强磁场．则：第一次进入与第二次进入时线圈中产生的电动势之比为______ ；第一次进入与第二次进入过程中通过导线横截面电荷量之比为______ ．
2．如图所示，质量为m ，高度为h 的矩形导体线框在竖直面内由静止开始自由下落，它的上下两边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一个有理想边界的匀强磁场区域，则线框在此过程中产生的电热为__________。

3．如图所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量.探测器线圈和冲击电流计串联后，又能测定磁场的磁感应强度.已知线圈匝数为n ，面积为S ，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.把线圈放在匀强磁场时，开始时线圈与磁场方向垂直，现将线圈翻转180°，冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为q ，由此可知，被测磁场的磁感应强度B=___________.
4．如图甲、乙、丙所示，边长为a 的等边三角形区域内有匀强磁场，磁感应强度B 的方向垂直纸面向外。

边长为a 的等边三角形导体框架EFG ，在0t =时恰好与磁场区域的边界重合，而后以周期T 绕其中心沿顺时针方向匀速旋转，于是在框架EFG 中有感应电流。

规定电流按E →F →G →E 方向流动时电流强度取正，反向流动时取负。

设框架EFG 的总电阻为R ，则从0t =到16T t =时间内平均电流强度I 1=_______；从0t =到22T t =时间内平均电流强度I 2=_______。

5．电阻为R 的矩形线框abcd ，边长ab=L ，bd=H ，质量为m ，自某一高度自由下落，恰好能匀速通过一匀强磁场，磁场与线框平面垂直，磁场区域的宽度为H ，则线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为________．
6．把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出（如图），第一次速度为1V ，第二次速度为2V ，且212V V =，则两情况下拉力的功之比12:W W =________，拉力的功率之比12:P P =________，线圈中产生的焦耳热之比12:Q Q =________.
7．如图()a 所示，长为L 宽为h 的矩形闭合线圈竖直固定在小车上，其中0.04h m =，线圈电阻51.610R -=⨯Ω，线圈与小车总质量1.m kg =它们在光滑水平面上，以0 1.0/v m s =的初速度进入与线圈平面垂直、磁感应强度为B 、宽度为d 的水平有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，已知小车运动的速度ν随位移s 变化的s ν-图象如图()b 所示.已知L d <，则d =______m ，B =______.T
某空间存在以ab ，cd 为边界的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里，区域宽为L 1，现有一矩形线框处在图中纸面内，它的短边与ab 重合，长度为L 2，长边长度为2L 1，某时刻线框以初速度v 0沿与ab 垂直的方向进入磁场区域，同时某人对线框施以作用力，使它的速度大小和方向保持不变．设该线框的电阻为R ，则从线框开始进入磁场到完全离开磁场的过程中，人对线框作用力做的功等于___．
9．如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.02kg ，在该平面上以02/v m s 、与导线成60°角的初速度运动，其最终的运动状态是__________，环中最多能产生__________J 的电能．
10．如图所示，在光滑的绝缘水平面上，一个半径为10 cm 、电阻为1.0 Ω、质量为0.1 kg 的金属环以10 m/s 的速度冲入一有界磁场，磁感应强度为B =0.5T 。

经过一段时间后，圆环恰好有一半进入磁场，该过程产生了3.2 J 的电热，则此时圆环的瞬时速度为___________m/s ；瞬时加速度为___________ m/s 2 11．把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出(如图所示)，第一次速度为v 1，第二次速度为v 2且v 2＝2v 1，则两种情况下拉力做的功之比W 1∶W 2＝________，拉力的功率之比P 1∶P 2＝________，线圈中产生热量之比Q 1∶Q 2＝________.
12．如图所示，先后以速度v1和v2(4v1＝v2)，匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下：
(1)线圈中的感应电流之比I1∶I2＝________________.
(2)线圈中产生的热量之比Q1∶Q2＝________________.
(3)拉力做功的功率之比P1∶P2＝________________.
13．如图所示，边长为L 的正方形线圈abcd 有n 匝，总电阻为R ，处于磁感应强度为B 的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直．将线圈以向右的速度v 匀速拉出磁场，那么拉力F 等于________，ab 边产生的焦耳热Q 等于________于，通过ab 的电荷量等于________．
14．边长为L 的正方形线框，t=0时由静止进入大小为B 的匀强磁场，做匀加速直线运动，t=T 时刚要完全
进入磁场，此时线框中的感应电流为I0，则加速度a的大小为___________；线框电阻R的大小为___________。

15．如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，0为半圆弧的中点，0为圆心．轨道的电阻忽略不计．OM 是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好．空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′（过程Ⅱ）．在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM
的电荷量相等，则B′和B的比值是多少？
二、解答题
16．如图，直角坐标系xOy的1、3象限内有匀強磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里。

现将半径为l、圆心角为90的扇形导线框OPQ 以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为R。

(1)求导线框中感应电流最大值(2)求线框匀速转动一周产生的热量。

17．如图甲所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝0.4 m2，电阻r＝1 Ω．在线圈中存在面积S2＝0.3 m2垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，R＝2 Ω的电阻和圆形线圈相连接．求：
（1）圆形线圈中产生的感应电动势E的大小．
（2）电阻R两端的电压．a、b端的电势哪端较高？
（3）2～4s时间内通过电阻R的电量．
18．如图甲所示，斜面上存在一有理想边界的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直.在斜面上离磁场上边界
s1=0.36m处由静止释放一单匝矩形金属线框，线框底边和磁场边界平行，金属线框与斜面间的动摩擦因数μ=0.5.整个线框进入磁场的过程中，机械能E和位移s之间的关系如图乙所示.已知E0-E1=0.09J.线框的质量为0.1kg，电阻为0.06Ω，斜面倾角θ=37°.磁场区域的宽度d=0.43m，重力加速度g=10m/s²，sin 37°=0.6，cos
37°=0.8.求:
(1)线框刚进入磁场时的速度大小v1 (2)线框从开始进入至完全进入磁场所用的时间t.
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1 / 7 参考答案
1．1 ：2 1 : 1 2．2mgh 3．2qR B nS = 4
5．2mgH 6．1:2 1:4 1:2 7．0.25 0.2 8． 9．匀速直线运动 0.03 10．6 m/s 0.6 m/s 2 11．1∶2 1∶4 1∶2 12． 1:4 1:4 1:16 13．222n B L v
R
2234n B L v R 2nBL R 14．22L T 202BL TI 15．32 16．(1)2Bl R ω(2)24
5π4B l R ω
17．（1）4.5V （2）3V ，a 端的电势较高（3）3C
18．（1）1.2m/s （2）0.125s。