高考物理专题25 线框通过非均匀磁场模型（原卷版）

高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练专题25.线框通过非均匀磁场模型1..(2023河南名校联考)如图所示，地面上方存在一个沿水平方向的磁场，以O点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，磁感应强度在相同高度处大小相等，竖直方向按B=ky分布(k>0)。将一个矩形线框abcd从图示位置水平向右抛出，运动过程中线框始终处于竖直平面内，且ad边保持水平，磁场区域足够大，不计空气阻力。关于线框下列说法正确的是( )A.电流方向是abcdaB.水平方向做匀减速运动C.竖直方向做匀加速运动D.最终斜向右下方做匀速运动2.（2021河北邯郸期末）如图所示，有一足够大的光滑水平面上存在非匀强磁场，其磁场分布沿x轴方向均匀增大，沿y轴方向是不变的，磁场方向垂直纸面向外.现有一闭合的正方形金属线框，质量为m，以速度大小为v0、方向沿其对角线且与x轴成45°角开始运动，以下关于线框的说法中正确的是A.线框中的感应电流方向沿顺时针B.线框将做匀减速直线运动C.线框运动中产生的内能为D.线框最终将静止于平面上的某个位置3.（2023四川内江一中入学考试）如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B和2B。一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以初速度2v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到每个磁场中各有一半的面积时，线框的速度变为v，则下列判断正确的（）A.此时线框的加速度为B.此时线框中的电功率为C.此过程中通过线框截面的电量为D.此过程中线框克服安培力做的功为二、计算题1.(14分)（２０２２山东名校模拟）如图所示，边长为、质量为=1kg、电阻为R=的匀质正方形刚性导体线框ABCD和直角坐标系(x轴水平，y轴竖直)均处于竖直平面内。在第一象限的空间内存在垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度在x方向均匀分布，y方向上满足B=2+ky(各量均采用国际单位，k为大于0的未知量)。初始时，线框的A与坐标原点O重合，AB边与轴重合(记为位置1)。现给线框一个沿x轴正方向的速度v0=1m／s，并且给线框一个竖直向上的恒力，当线框A点下降的高度为H=1.25m(记为位置2)时，线框恰好达到最大速度，且线框中的电流I=2.5A。此后恒力F保持大小不变，方向改为x方向，线框继续运动到位置3(位置3和位置2中的横坐标相距3.5L)，此后轨迹为抛物线。若整个运动过程中，线框始终处于同一竖直平面内，AB边始终保持水平，不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)k的数值；(2)线框从位置1到位置2的时间；(3)线框从位置2运动到位置3的竖直高度差h。2．（11分）（2022辽宁葫芦岛质检）如图，在倾角为θ=30°的光滑斜面上，在区域I和区域Ⅱ存在着方向相反的匀强磁场，I区磁感应强度大小B1=0.6T，Ⅱ区磁感应强度大小B2=0.4T。两个磁场的宽度MJ和JG均为L=1m，一个质量为m=0.6kg、电阻R=0.6Ω、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场I区时，恰好做匀速直线运动。已知重力加速度g取10m/s2。求：（1）线框ab边刚进入磁场I区时电流I的大小及方向；（2）线框静止释放时ab边距GH的距离x；（3）线框ab边从JP运动到MN过程通过线框的电荷量q。3．（2022湖北名校高考适应性考试）(16分)如图所示，ABCD是N匝（N=20）的矩形闭合金属线框放置于水平面上，其质量m=1kg、阻值R=2Ω、长度d=0.4m、宽度为L=0.2m，水平面上依次间隔分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B=0.5T、宽度也为L、长度及磁场间的距离均为d，线框在轨道上运动过程中受到的摩擦阻力f大小恒为4N。现线框的AB边与左边第一个磁场的左边界重合，给线框施加一水平向右的力使线框从静止开始向右运动，问：（1）若让小车以恒定加速度a=2m/s2运动，求力F与随时间t变化的关系式；（2）若给线框施加的力的功率恒为P1=16W，该力作用作用一段时间t1=6s后，线框已达最大速度，且此时线框刚好穿出第13个磁场（即线框的CD边刚好与第13个磁场的右边界重合），求线框在这段时间内产生的焦耳热；（3）若给线框施加的力恒为F0=12N，且F0作用t0=4s时间线框已达到最大速度，求t0时间内线框产生的焦耳热。4．（2020高考信息卷8）(19分)如图，光滑水平桌面上等间距分布着4个条形匀强磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度B＝1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d＝0.5m。桌面上现有一边长l＝0.1m、质量m＝0.2kg、电阻R＝0.1Ω的单匝正方形线框abcd，在水平恒力F＝0.3N作用下由静止开始从左侧磁场边缘垂直进入磁场，在穿出第4个磁场区域过程中的某个位置开始做匀速直线运动，线框ab边始终平行于磁场边界，取g＝10m/s2，不计空气阻力。求：(1)线框刚好完全穿出第4个磁场区域时的速度；(2)线框在整个运动过程中所产生的焦耳热；(3)线框从开始运动到刚好完全穿出第4个磁场区域所用的时间。5.(18分)（2020河北唐山期末）如图所示，在区域I()和区域II()内分别存在匀强磁场，磁感应强度的大小分别为2B和B，方向相反，且都垂直于xOy平面。边长为L(L