高二物理寒假讲义6线框模型(学生版)

线框模型
一、线框模型
闭合线框在匀强磁场中运动，本质上还是单导体杆（当单边切割磁感线时）问题，故分析处理的方法基本和导体杆类似．当闭合线框完全进入匀强磁场运动时，因为穿过线框的磁通量不变，故回路没有感应电流，线框不受安培力．（1）若线框进入磁场时，
安
，则线框匀速进入．
（2）若
安
，则
合
，，，直至
合
，达到最大值
．
①若线框未完全进入，达到最大，则
安
；
②若线框完全进入磁场时，未达到最大，则满足安
，
安
转化为内能
（3）若
安
，
合
，，，直至
合
，达到最小值
．
①若线框未完全进入，达到最小，则
安
；
②若线框完全进入磁场时，未达到最小，则满足安
，
安
转化为内能．此时合
外力做负功．
A.导体框中感应电流方向相反
B.安培力对导体框做功相同
C.导体框边两端电势差相同
D.通过导体框截面的电量相同
如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内有一处于纸面的正方形导体框，现将导体框分
别朝①、②两个方向以、速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的过程中（
）
1
A.两次线圈所受外力大小之比
B.两次线圈发热之比
C.两次线圈所受外力功率之比
D.两次线圈中通过导线截面的电量之比
如图所示，施加水平外力把矩形线圈从匀强磁场中匀速拉出，如果两次拉出的速度大小之比为
，则拉出磁场的过程中（
）
2 A.线框中感应电流方向依次为
B.线框的磁通量为零的时，感应电流却不为零
C.线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上
D.线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动
如图所示，一个闭合三角形导线框位于竖直平面内，其下方（略靠前）固定一根与线框平面
平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．释放线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中（
）
3如图所示，线圈由位置开始下落，在磁场中受到的磁场力如果总是小于它的重力，则它在、、
、四个位置（在、位置时线圈恰好有一半在磁场中）时，加速度的关系为（
）
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A. B. C. D.
A.边刚进入磁场时两端的电势差为
B.感应电流所做功为
C.感应电流所做功为
D.线框最小速度为
如图所示，相距为的两水平线和分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为
，正方形线框
边长为
、质量为，电阻为．将线框在磁场上方高处由静止释放，
边刚进入磁场和穿出磁场时的速度恰好相等．则在线框全部穿过磁场的过程中（
）
5如图（甲）所示，边长为，质量的正方形绝缘金属线框，平放在光滑的水平
桌面上，磁感应强度
的匀强磁场方向竖直向上，金属线框的一边与磁场的边界
重
合，在力作用下金属线框由静止开始向左运动，在内从磁场中拉出，测得金属线框中的电流
随时间变化的图象如图（乙）所示，已知金属线框的总电阻为
．
6
试判断金属线框从磁场中拉出的过程中，线框中的感应电流方向．(1)时，金属线框的速度．(2)已知在
内力做功
，那么，金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少．
(3)如图所示，一个边长，电阻的正方形导体线框，从高的高处由静止自
由下落，下落时线框平面始终在竖直平面内，且保持与水平磁场方向垂直，当线框下边刚一进入下方的有界匀强磁场时，恰好做匀速运动，磁场的磁感应强度大小（
），
求：
7线框做匀速运动的速度大小．(1)线框的质量大小．
(2)如果线圈的下边通过磁场所经历的时间为
，求边刚从磁场下边穿出时线框的
加速度大小．
(3)
1.课有余时
A. B. C. D.
如图光滑水平面上有竖直向下的有界匀强磁场，磁场宽度为、磁感应强度为B．正方形线框的电阻为，边长为，线框以与垂直的速度进入磁场，线框穿出磁场时的速度为，整个过程中、两边始终保持与磁场边界平行．设线框进入磁场区域过程中产生的焦耳热为，穿出磁场区域过程中产生的焦耳热为．则：等于（）
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A.金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿方向
B.金属线框的边长为
C.磁场的磁感应强度为
D.金属线框在的时间内所产生的热量为
如图甲所示，是位于竖直平面内的正方形合金属线框，金属线框的质量为，电阻为在金属线框的下方有一匀强磁场区域，和是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的边平行，磁场方向垂直于线框平面向里．现使金属线框从上方某一高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬的图象，图象中内均为已知量，重力加速度为不计空气阻力，下列说法正确的是（）
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如图所示，一刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域（）
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A.若线圈进人磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程一定是匀速运动
B.若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程一定是加速运动
C.若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是加速运动
D.若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动
二、自感
1.自感现象
由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象．
2.通电自感和断电自感
通电自感
断电自感
电路图器材要求
、
同规格，
，较大
很大（有铁芯）
现象
在闭合瞬间，立即亮起来，
灯逐渐变亮，最终一样亮
在开关断开时，灯渐渐熄灭
原因
由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，
使流过
灯的电流比流过灯的电流增加得慢
断开开关时，流过线圈的电流减小，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间，在断开后，通过的电流反向通过灯，灯不会立即熄灭，若，原来的
，则灯熄前要闪亮一下，若
，原来的电流
，则灯
逐渐熄灭，不再闪亮一下．
能量转化情况
电能转化为磁场能
磁场能转化为电能
A. B. C. D.
在如图所示的电路中，闭合时流过线圈的电流是，流过灯泡的电流是．将突然断开，则断开前后，能正确反映流过灯泡的电流随时间变化关系的是下图中的（
）
11在如图所示的电路中，、为两个完全相同的灯泡，为自感线圈，为电源，为开关，关于两
灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（
）
12
A.合上开关，先亮，后亮；断开开关，、同时熄灭
B.合上开关，先亮，后亮；断开开关，先熄灭，后熄灭
C.合上开关，先亮，后亮；断开开关，、同时熄灭
D.合上开关，、同时亮；断开开关，先熄灭，后熄灭
A.当开关突然闭合或突然断开时，、现象完全相同
B.
闭合较长时间后，灯会更亮些
C.突然断开时，会立即熄灭，还要亮一会儿
D.突然闭合时，灯比灯亮，断开时、要过一会儿后一起熄灭
如图所示，电感的直流电阻（稳定时的电阻）与电阻相同，、是完全相同的灯泡，当开关
突然闭合或突然断开时，下列判断正确的是（
）
13 A.合上开关接通电路时，始终比亮
B.合上开关接通电路时，先亮，后亮，最后一样亮
C.断开开关切断电路时，先熄灭，过一会儿才熄灭
D.断开开关切断电路时，
先熄灭，
过一会儿才熄灭
如图所示，和是完全相同的灯泡，线圈的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（）
14如图，小灯泡、完全相同，带铁芯的线圈上的直流电阻可忽略，则（）
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A.闭合瞬间，不亮，立即亮
B.闭合瞬间，不亮，立即亮
C.稳定后再断开瞬间，、灯同时熄灭
D.稳定后再断开瞬间，灯立即熄灭，灯突然闪亮一下再熄灭
A.灯立即熄灭
B.灯将比原来更亮一下后熄灭
C.有电流通过灯，方向为
D.有电流通过灯，方向为
如图所示，灯泡、与定值电阻的阻值均为，是自感系数较大的线圈，当闭合、断开且
电路稳定时，，两灯亮度相同，再闭合，待电路稳定后将断开时，下列说法中正确的是（）
16 A.在甲图中，断开后，将逐渐变暗
B.在甲图中，断开后，将先变得更亮，然后才变暗
C.在乙图中，断开后，将逐渐变暗
D.在乙图中，断开后，将先变得更亮，然后才变暗
如图甲、乙所示的电路中，电阻和自感线圈的电阻值都很小，且小于灯泡的电阻，接通，
使电路达到稳定，灯泡发光，则（
）
173.课有余时
如图所示，电阻的阻值和线圈自感系数的值都较大，电感线圈的电阻不计，、是两只完全
相同的灯泡，则下列说法正确的是（
）
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A.当开关闭合时，比先亮，然后熄灭
B.当开关闭合时，比先亮，然后熄灭
C.当电路稳定后开关断开时，立刻熄灭，逐渐熄灭
D.当电路稳定后开关断开时，立刻熄灭，闪一下后再逐渐熄灭。