高考物理一轮复习课件电磁感应矩形线框变速切割

高中物理解题模型高中物理

一轮复习电磁感应（4/9）高中物理

一轮复习电磁感应（4/9）1楞次定律2电磁感应定律3电路分析4线框模型5单杆模型6双杆模型7功能及动量8图像问题9电磁感应应用相关知识：1.矩形线框在外力作用下从静止开始匀加速穿过多边界匀强磁场：绘制线框所受安培力合力随时间变化关系（受力向左为正）：安培力方向：楞次定律及左手定则（楞次定律推论）×××××××ו•••••••LLLLaBBv0=0FtO电磁感应

—线框模型（中）相关知识：2.矩形线框在光滑水平面上以初速度v0进入匀强磁场：电磁感应

—线框模型（中）Bv0vtL1L2vtOatO相关知识：3.线框在重力作用下从竖直平面内静止释放：××××××××v′mRLLhB线框下端刚好到达磁场边界：线框进入磁场边界过程：电磁感应

—线框模型（中）相关知识：3.线框在重力作用下从竖直平面内静止释放：vtOvtOvtO绘制可能存在的v-t图像：电磁感应

—线框模型（中）【例题1】（1）如图甲所示，在2L≥x≥0的区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面（纸面）向里，一矩形金属线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合，bc边长为L。令线框从t=0的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I(取逆时针方向的电流为正）随时间t的函数图象可能是图乙中的哪一个（）总结：1.理解电流随时间图像成正比例函数关系；2.让线框做匀加速运动，安培力及外力都随时间均匀增大；（2）如图甲所示，一边长为L的正方形金属线框位于光滑水平面上，线框的右边紧贴着竖直向下的有界匀强磁场区域的边界．从t=0时刻开始，线框在一水平向右的外力F的作用下从静止开始做匀加速直线运动，在t0时刻穿出磁场．图乙为外力F随时间变化的图象，图象中的F0、t0均为已知量，则t=t0时刻线框的速度v=_______;

t=3t0/4时刻线框的发热功率P=__________。电磁感应

—线框模型（中）D2L/t09F0L/4t0甲乙【例题2】如图所示，质量为m边长为L的正方形线框，从匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为R，匀强磁场的宽度为H（H>L），磁感应强度为B，线框下落过程中ab边与磁场界面平行。已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时都做减速运动，其加速度大小均为a=g/4。求：①ab边刚进入磁场和ab边刚穿出磁场时的速度大小；②cd边刚进入磁场时，线框速度的大小；③线框穿越整个磁场过程中产生的电能；④ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场时所用的时间；总结：1.动力学及动能定理知识判断速度大小；2.能量守恒定律判断产生的电能；3.动量定理判断进入时间；电磁感应

—线框模型（中）××××××××cbaHBd××××①②③④v1v2v3v4【例题3】（1）由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现（）A.甲和乙都加速运动B.甲和乙都减速运动C.甲加速运动，乙减速运动D.甲减速运动，乙加速运动总结：1.题1设必要物理量并严格推理从而导出加速度表达式；2.题2理解感应电流只与竖直方向速度有关，掌握功能关系运用；（2）两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图组合体。距组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场。正确的是（）A.B与v0无关，与成反比B.通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变C.通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等D.调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变电磁感应

—线框模型（中）ABCD【例题4】如图所示，高度足够的匀强磁场区域下边界水平、左右边界竖直，磁场方向垂直于纸面向里。正方形单匝线框abcd的边长L=0.2m、回路电阻R=1.6×10-3Ω、质量m=0.2kg。线框平面与磁场方向垂直，线框的ad边与磁场左边界平齐，ab边与磁场下边界的距离也为L。现对线框施加与水平向右方向成θ=45°角、大小为N的恒力F，使其在图示竖直平面内由静止开始运动。从ab边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；dc边进入磁场时，bc边恰好到达磁场右边界。重力加速度大小取g=10m/s2，求：①ab边进入磁场前，线框在水平方向和竖直方向的加速度大小；②磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热；③磁场区域的水平宽度。总结：1.感应电流的大小只与竖直方向速度有关；2.电路中的焦耳热由克服安培力做功产生；3.分运动间具有等时性及独立性；电磁感应

—线框模型（中）①②③例题1例题2例题3例题4电磁感应

—线框模型（中）【例题1】（1）如图甲所示，在2L≥x≥0的区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面（纸面）向里，一矩形金属线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合，bc边长为L。令线框从t=0的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I(取逆时针方向的电流为正）随时间t的函数图象可能是图乙中的哪一个（）（2）如图甲所示，一边长为L的正方形金属线框位于光滑水平面上，线框的右边紧贴着竖直向下的有界匀强磁场区域的边界．从t=0时刻开始，线框在一水平向右的外力F的作用下从静止开始做匀加速直线运动，在t0时刻穿出磁场．图乙为外力F随时间变化的图象，图象中的F0、t0均为已知量，则t=t0时刻线框的速度v=_______;

t=3t0/4时刻线框的发热功率P=__________。D2L/t09F0L/4t0甲乙例题1例题2例题3例题4电磁感应

—线框模型（中）【例题2】如图所示，质量为m边长为L的正方形线框，从匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为R，匀强磁场的宽度为H（H>L），磁感应强度为B，线框下落过程中ab边与磁场界面平行。已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时都做减速运动，其加速度大小均为a=g/4。求：①ab边刚进入磁场和ab边刚穿出磁场时的速度大小；②cd边刚进入磁场时，线框速度的大小；③线框穿越整个磁场过程中产生的电能；④ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场时所用的时间；××××××××cbaHBd××××①②③④v1v2v3v4例题1例题2例题3例题4电磁感应

—线框模型（中）【例题3】（1）由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现（）A.甲和乙都加速运动B.甲和乙都减速运动C.甲加速运动，乙减速运动D.甲减速运动，乙加速运动（2）两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图组合体。距组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场。正确的是（）A.B与v0无关，与成反比B.通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变C.通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等D.调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变ABCD例题1例题2例题3例题4电磁感应

—线框模型（中）【例题4】如图所示，高度足够的匀强磁场区域下边界水平、左右边界竖直，磁场方向垂直于纸面向里。正方形单匝线框abcd的边长L=0.2m、回路电阻R=1.6×10-3Ω、质量m=0.2kg。线框平面与磁场方向垂直，线框的ad边与磁场左边界平齐，ab边与磁场下边界的距离也为L。现对线框施加与水平向右方向成θ=45°角、大小为N的恒力F，使其在图示竖直平面内由静止开始运动。从ab边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；dc边进入磁场时，bc边恰好到达磁场右边界。重力加速度大小取g=10m/s2，求：①ab边进入磁场前，线框在水平方向和竖直方向的加速度大小；②磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热；③磁场区域的水平宽度。①②③本节重点：电磁感应

—线框模型（中）2.线框在重力作用下从竖直平面内静止释放：×××