2020年高考回归复习-电学选择之线框进出磁场过程的能量问题 包含答案

高考回归复习—电学选择之线框进出磁场的能量问题•如图所示，在倾角°=30。的光滑绝缘斜面上存在一有界匀强磁场，磁感应强度B=1T,磁场方向垂直斜面向上，磁场上下边界均与斜面底边平行，磁场边界间距为L=0.5m。斜面上有一边长也为L的正方形金属线框abed，其质量为m=0.1kg，电阻为R二0.50。第一次让线框cd边与磁场上边界重合，无初速释放后，ab边刚进入磁场时，线框以速率V］作匀速运动。第二次把线框从cd边离磁场上边界距离为d处释放,cd边刚进磁场时，线框以速率v2作匀速运动。两种情形下，线框进入磁场过程中通过线框的电量分别为qpq2,线框通过磁场的时间分别“、t2，线框通过磁场过程中产生的焦耳热分别为Q］、Q2.已知重力加速度g=10m/s2，则（）A.V1=v2=1m/s，d=0.05mB.犷吓°・5C，d=°1mC.Q:Q二9:10D.t:t二6:51212.如图所示，同一竖直面内的正方形导线框a、b的边长均为L，电阻均为R，质量分别为2m和m。它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为2L、磁感应强度大小为b、方向垂直竖直面的匀强磁场区域。开始时，线框b的上边与匀强磁场的下边界重合，线框a的下边到匀强磁场的上边界的距离为L。现将系统由静止释放，当线框b全部进入磁场时，a、b两个线框开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力，重力加速度为&,则（不计摩擦和空气阻力，重力加速度为&,则（）a.。宀两个线框匀速运动时的速度大小为黑3B2L3B.线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为mgRC.从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，线框a所产生的焦耳热为mgLD.从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，两线框共克服安培力做功为2mgL.半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环用一根长为L的绝缘轻细杆悬挂于01点，杆所在直线过圆环圆心，在01点的正下方有一半径为L+2r的圆形匀强磁场区域，其圆心O2与01点在同一竖直线上，01点在圆形磁场区域边界上，磁感应强度为B,如图所示.现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放，下摆过程中金属圆环所在平面始终与磁场垂直，已知重力加速度为g,不计空气阻力及摩擦阻力，则()A.圆环最终会静止在O］点的正下方兀Br2圆环第一次进入磁场的过程通过圆环的电荷量大小为仝伫R1C.圆环在整个过程中产生的焦耳热为-mg(L+r)21D.圆环在整个过程中产生的焦耳热为一mg(L+2r)2•如图所示，I、II两条虚线之间存在匀强磁场，磁场方向与竖直纸面垂直。一个质量为m、边长为L的正方形导体框，在此平面内沿竖直方向运动，t=0时刻导体框的上半部分恰好进入磁场，速度为v0。经历一段时间后，当导体框上半部分恰好出磁场时，速度为零。此后导体框下落，再经历一段时间到达初始位置。则导体框()r_士］【磁场区域i

JUonI在上升过程中的加速度一直大于g在上升过程中的时间比下落过程中的少在上升过程中安培力做的功比下落过程中的多在上升过程中电阻消耗的电能比下落过程中的大如图甲所示，在光滑绝缘水平面内，两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与水平面垂直。边长为l的正方形单匝金属线框abed位于水平面内，cd边与磁场边界平行。t=0时刻线框在水平外力F的

作用下由静止开始做匀加速直线运动，回路中的感应电流大小与时间的关系如图乙所示，下列说法正确的是（）0dIi水平外力为恒力8l匀强磁场的宽度为事3C.从开始运动到ab离开磁场的时间为2j15t°D.线框穿出磁场过程中外力F做的功大于线框中产生的热量某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型：PQ和MN是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场B］和B2。二者方向相反。矩形金属框固定在实验车底部（车箱与金属框绝缘）。其中ad边宽度与磁场间隔相等。当磁场B］和B2同时以速度v沿导轨向右匀速运动时。金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动，已知金属框垂直导轨的ab边的边长L、金属框总电阻R,列车与线框的总质量m，B广B2=B，悬浮状态下，实验车运动时受到的阻力恒为其对地速度的K倍。则下列说法正确的是（）QaB®AiA：A.QaB®AiA：A.列车在运动过程中金属框中的电流方向一直不变B.列车在运动过程中金属框产生的最大电流为晋C.C.列车最后能达到的最大速度为vm4B2LvKR+4B2L2D.列车要维持最大速度运动，它每秒钟消耗的磁场能为4B也（V一Vm）27．如图，正方形金属线框自某一高度在空气中竖直下落（空气阻力不计），然后进入并完全穿过与正方形等宽的匀强磁场区域，进入时线框动能为Ek1,穿出时线框动能为Ek2。从刚进入到刚穿出磁场这一过程,线框产生的焦耳热为Q,克服安培力做的功为％,重力做的功为W2,线框重力势能的减少量为AEp,则下列关系正确的是（）A．Q=W1B．Q=W2-W1C•C•Q=AE+Ek1-Ek2pk1k2D-W2=W1+（Ek2一Ek1）8.如图甲所示，正方形金属线圈abed位于竖直平面内，其质量为m,电阻为R.在线圈的下方有一匀强磁场，MN和M'N是磁场的水平边界，并与be边平行，磁场方向垂直于纸面向里.现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落，图乙是线圈由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图象,图中字母均为已知量.重力加速度为g，不计空气阻力.下列说法正确的是（）A・A・金属线框刚进入磁场时感应电流方向为aidfc—b—aB.金属线框的边长为vi（t2一t1）C・磁场的磁感应强度为v（t-1）7v1D・金属线框在0〜t4时间内所产生的热量为2mgv（t-1）+m（v2-v2）41212239.如图甲所示，由一根导线绕成的矩形线圈的匝数n=10匝，质量m=0.04kg、高h=0.05m、总电阻R=0.5Q竖直固定在质量为M=0.06kg的小车上，小车与线圈的水平长度l相同。线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v0=2m/s进入垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度B=1.0T,运动过程中线圈平面和磁场方向始终垂直。若小车从刚进磁场位置1运动到刚出磁场位置2的过程中速度v随车的位移x变化的图象如图乙所示，则根据以上信息可知（）

位总1位劭位亘位总1位劭位亘3乙A.小车的水平长度l=10cmB.小车的位移x=15cm时线圈中的电流I=1.5AC.小车运动到位置3时的速度为1.0m/sD.小车由位置2运动到位置3的过程中，线圈产生的热量Q=0.0875J10.某实验小组制作一个金属安检仪原理可简化为图示模型.正方形金属线圈abed平放在粗糙水平传送带上，被电动机带动一起以速度v匀速运动，线圈边长为L电阻为R,质量为m,有一边界宽度也为L的矩形磁场垂直于传送带，磁感应强度为B且边界与线圈bc边平行•已知线圈穿过磁场区域的过程中速度不变，下列说法中正确的是（）线圈进入磁场时回路中感应电流的方向与穿出时相反线圈进入磁场时所受静摩擦力的方向与穿出时相反C.线进入磁场区域的过程中通过导线某一横截面的电荷量为BL2RD.线圈经过磁场区域的过程中电动机多消耗的电功率为2B也V2R11.如图所示，在光滑的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场区域，磁场宽度均为L。一个边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向运动，从如图实线位置I进入磁场开始到线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置II时，线框的速度始终为v,则下列说法正确的是（）RBLvB.在位置II时线框中的总电流为BLVRC.此过程中回路产生的电能为2B2L3VRD.此过程中通过导线横截面的电荷量为012•如图所示，在竖直纸面内有四条间距均为L的水平虚线气、厶2、厶3、厶4，在SL2之间与L3，L4之间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。现有一矩形线圈abed，长边ad=3L，宽边cd=L,质量为m,电阻为R,将其从图示位置（cd边与L1重合）由静止释放，ed边经过磁场边界线L3时恰好开始做匀速直线运动，整个运动过程中线圈始终处于同一竖直面内，cd边始终水平，已知重力加速度g=10皿人2,则（）MlhXX.XXA.ab边经过磁场边界线L1后线圈要做一段减速运动B.ab边经过磁场边界线L3后线圈要做一段减速运动2B2L3C.cd边经过磁场边界线L2和L4的时间间隔大于一24mgRD.从线圈开始运动到cd边经过磁场边界线L过程中，线圈产生的热量为2mgL—“唧"42B4L413.如图所示，空间中存在一匀强磁场区域，匀强磁场的磁感应强度大小为B磁场方向与竖直面垂直，磁场的上、下边界均为水平面且间距为L，纸面（竖直平面）内磁场上边界的上方有一质量为m、电阻为DD.线框通过磁场上边界所用时间为0.3sR的正方形导线框abed，其边长为L上下两边均与磁场边界平行。将线框以初速度v0水平抛出，线框恰能匀速进入磁场，重力加速度为g，不计空气阻力，则（）□A□A.线框抛出时ab边距离磁场上边界的高度为m2gR22B4L4B.线框进入磁场的过程中通过线框某横截面的电荷量BL22R2B2L3vC.线框通过磁场的过程中水平位移为omgRD.线框通过磁场的过程中cd边产生的热量为2mgL.如图所示，在竖直平面内有一上下边界均水平，垂直线框所在平面的匀强磁场，磁感应强度B=2.5T。正方形单匝金属线框在磁场上方h=0.45m处，质量为0.1kg，边长为0.4m,总阻值为1Q。现将线框由静止释放，下落过程中线框ab边始终与磁场边界平行，ab边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度均为2m/s,不计空气阻力，重力加速度取10m/s2则（）TOC\o"1-5"\h\z玄匕d1n*比嗟豎XX址址豎xX-XXXX舞舞科XX：XXXKXXXA.cd边刚进入磁场时克服安培力做功的功率为9WB.匀强磁场区域的高度为0.65mC.穿过磁场的过程中线框电阻产生的焦耳热为0.65JCC.线框中产生的热量为mg(d+h+L)•如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L］、L2、L3、L4，在L1L2之间、L3L4之间存在匀强磁场，大小均为IT,方向垂直于虚线所在平面.现有一矩形线圈abed，宽度cd=L=0.5m,质量为0.1kg,电阻为2Q将其从图示位置由静止释放(cd边与L1重合)，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知“〜t2的时间间隔为0.6s,整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向.(重力加速度g取10m/s2)则()甲iA•在0〜［时间内，通过线圈的电荷量为0.25CB.线圈匀速运动的速度大小为8m/sC.线圈的长度为1mD•0〜1时间内，线圈产生的热量为4.2J•如图所示，相距为d的两水平虚线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的上下两个边界，磁场的磁感应强度为B正方形线框abed边长为L(L<d)，质量为m,将线框在磁场上方高h处由静止释放。如果ab边进入磁场时的速度为v0，cd边刚穿出磁场时的速度也为v0，则从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中()A.线框中一直有感应电流B.线框中有一阶段的加速度为重力加速度gD.线框有一阶段做减速运动DD.线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中，线框中产生的电热为2Fb.如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置I开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置II时，线框的速度为0。则下列说法正确的是（）A.在位置II时线框中的电功率为B2a2V2RB.此过程线框的加速度最大值为4B竺mRC.此过程中回路产生的电能为-mv22D.此过程中通过导线横截面的电荷量为Ba2R.如图a所示在光滑水平面上用恒力F拉质量m的单匝均匀正方形铜线框，边长为a,在1位置以速度XXz:sXXz:sX口匚XX；v0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时t=0,若磁场的宽度为b（b>3a），在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0并开始离开匀强磁场•此过程中v-t图象如图b所示，则（）A.t=0时，线框右侧边MN的两端电压为Bav0B.在to时刻线框的速度为Vo=C.线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比to时刻线框的速度大.如下图甲所示，一边长L=0.5m,质量m=0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中.金属线框的一个边与磁场的边界MN重合,

在水平拉力作用下由静止开始向右运动，经过t=0.5s线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流I随时间变化的图象如图乙所示，在金属线框被拉出磁场的过程中．下列说法正确的是（）ai0.2o.rt04a.5乙甲Aai0.2o.rt04a.5乙甲A.通过线框导线截面的电量0.5CB.该金属框的电阻0.80QC.水平力F随时间t变化的表达式F=2+0.4t（单位为,N”）D.若把线框拉出磁场水平拉力做功1.10J,则该过程中线框产生的焦耳热为0.1J.如图，光滑斜面的倾角为。，斜面上放置一矩形导体线框abcd,ab边的边长为I，be边的边长为12，线框的质量为m，电阻为R，线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与重物相连，重物质量为M，斜面上ef线（ef平行