线圈问题.ppt

重庆卷重庆卷t=0时，磁场在时，磁场在xOy平面内的分平面内的分布如布如题题23图图所示所示.其磁感其磁感应应强强度的大小均度的大小均为为B0,方向垂直于方向垂直于xOy平面平面,相相邻邻磁磁场场区域的磁区域的磁场场方向相反方向相反.每个同向磁每个同向磁场场区域区域的的宽宽度均度均为为l0.整个磁整个磁场场以速度以速度v沿沿x轴轴正方向匀速运正方向匀速运动动.(1)若在磁若在磁场场所在区所在区间间，xOy平面内放置一由平面内放置一由a匝匝线线圈串圈串联联而成的矩形而成的矩形导线导线框框abcd,线线框的框的bc边边平行于平行于x轴轴.bc=lB、ab=L,总电总电阻阻为为R,线线框始框始终终保持静止保持静止.求求线线框中框中产产生的生的总电动势总电动势大小和大小和导线导线中的中的电电流大小流大小;线线框所受安培力的大小和方向框所受安培力的大小和方向.(2)该该运运动动的磁的磁场场可可视为视为沿沿x轴传轴传播的波，播的波，设设垂直于垂直于纸纸面向面向外的磁外的磁场场方向方向为为正，画出正，画出L=0时时磁感磁感应应强强度的波形度的波形图图，并，并求波求波长长和频率和频率f.如图所示，质量为如图所示，质量为m、边长为、边长为l的正方形线框，从有界的匀强磁场的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为上方由静止自由下落，线框电阻为R。匀强磁场的宽度为。匀强磁场的宽度为H。（。（lH，磁感强度为，磁感强度为B，线框下落过程中，线框下落过程中ab边与磁场边界平行且沿水边与磁场边界平行且沿水平方向。已知平方向。已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动，边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动，加速度大小都是加速度大小都是g/3。求。求（1）ab边刚进入磁场时与边刚进入磁场时与ab边刚出磁场时的速度大小；边刚出磁场时的速度大小；（2）cd边刚进入磁场时，线框的速度大小；边刚进入磁场时，线框的速度大小；（3）线框进入磁场的过程中，产生的热量。）线框进入磁场的过程中，产生的热量。HBcdab江苏卷江苏卷如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间，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距均为d=0.5m，现有一边长，现有一边长l=0.2m、质量、质量m=0.1kg、电、电阻阻0.1的正方形线框以的正方形线框以v0=7m/s的初速从左的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求侧磁场边缘水平进入磁场，求（）线框边刚进入磁场时受到安培力的大小。（）线框边刚进入磁场时受到安培力的大小。（）线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的（）线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热。焦耳热。（）线框能穿过的完整条形磁场区域的个数（）线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。全国卷全国卷I21.如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直的直角形金属导轨角形金属导轨aob(在纸面内在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨根金属导轨c、d分别平行于分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速度以速度v移动移动d,使它与使它与ob的距离增大一倍的距离增大一倍;再以速率再以速率v移动移动c,使使它与它与oa的距离减小一半；的距离减小一半；然后，再以速率然后，再以速率2v移动移动c,使它回到原使它回到原处；处；最后以速率最后以速率2v移动移动d,使它也回到原处。使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和和Q4,则则A.Q1=Q2=Q3=Q4 B.Q1=Q2=2Q3=2Q4C.2Q1=2Q2=Q3=Q4 D.Q1Q2=Q3Q4（09年广东物理）年广东物理）18.（15分）如图分）如图18（a）所示，一个电阻值为）所示，一个电阻值为R，匝数为，匝数为n的圆形金属线与阻值为的圆形金属线与阻值为2R的电阻的电阻R1连结成闭合回路。连结成闭合回路。线圈的半径为线圈的半径为r1.在线圈中半径为在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间随时间t变化的关系图线如图变化的关系图线如图18（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和和B0.导线的电导线的电阻不计。求阻不计。求0至至t1时间内时间内（1）通过电阻）通过电阻R1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向；（2）通过电阻）通过电阻R1上的电量上的电量q及电阻及电阻R1上产生的热量。上产生的热量。30.(天津卷天津卷)25.（22分）磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具它的驱动系统简分）磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具它的驱动系统简化为如下模型固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为化为如下模型固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于金属框置于xOy平面内，长边平面内，长边MN为为l平行于平行于y轴，宽为轴，宽为d的的NP边平行于边平行于x轴，如图轴，如图l所示。所示。列车轨道沿列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿沿O x方方向按正弦规律分布，其空间周期为向按正弦规律分布，其空间周期为，最大值为，最大值为B0，如图，如图2所示，金属框同一长边上各所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内，方向匀速平移。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时问的变化可以忽略，并忽略一切阻力。列车在驱动系边所在位置的磁感应强度随时问的变化可以忽略，并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为方向加速行驶，某时刻速度为v（v0）。）。（1）叙述列车运行中获得驱动力的原理；）叙述列车运行中获得驱动力的原理；（2）列车获得最大驱动力，写出）列车获得最大驱动力，写出MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及边应处于磁场中的什么位置及与与d之间应满之间应满足的关系式；足的关系式；（3）计算在满足第（）计算在满足第（2）问的条件下列车速度为）问的条件下列车速度为v时驱动力的大小。时驱动力的大小。上海卷如图（上海卷如图（a）所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，）所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为间距为L、导轨左端接有阻值为、导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为的电阻，质量为m的导体棒垂直跨的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内.（1）求导体棒所达到的恒定速度）求导体棒所达到的恒定速度v2；（2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？（3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？电路中消耗的电功率各为多大？（4）若）若t0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图（关系如图（b）所）所示，已知在时刻示，已知在时刻t导体棋睥瞬时速度大小为导体棋睥瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。线运动时的加速度大小。的关系式）？重庆卷重庆卷 t=0时，磁场在时，磁场在xOy平面内的分布如题平面内的分布如题23图所示图所示.其其磁感应强度的大小均为磁感应强度的大小均为B0,方向垂直于方向垂直于xOy平面平面,相邻磁相邻磁场区域的磁场方向相反场区域的磁场方向相反.每个同向磁场区域的宽度均为每个同向磁场区域的宽度均为l0.整个磁场以速度整个磁场以速度v沿沿x轴正方向匀速运动轴正方向匀速运动.(1)若在磁场所在区间，若在磁场所在区间，xOy平面内放置一由平面内放置一由a匝线圈串匝线圈串联而成的矩形导线框联而成的矩形导线框abcd,线框的线框的bc边平行于边平行于x轴轴.bc=lB、ab=L,总电阻为总电阻为R,线框始终保持静止线框始终保持静止.求求线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小;线框所受安培力的大小和方向线框所受安培力的大小和方向.(2)该运动的磁场可视为沿该运动的磁场可视为沿x轴传播的波，设垂直于纸面轴传播的波，设垂直于纸面向外的磁场方向为正，画出向外的磁场方向为正，画出L=0时磁感应强度的波形图，时磁感应强度的波形图，并求波长和频率并求波长和频率f.26.(江苏卷江苏卷)15.（16分）如图所示，间距为分）如图所示，间距为l的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为，导轨光滑且电阻忽略不计角为，导轨光滑且电阻忽略不计.场强为场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为域的宽度为d1，间距为，间距为d2，两根质量均为，两根质量均为m、有效电阻均匀为、有效电阻均匀为R的导体棒的导体棒a和和b放在导轨放在导轨上，并与导轨垂直上，并与导轨垂直.（设重力加速度为（设重力加速度为g）（1）若）若d进入第进入第2个磁场区域时，个磁场区域时，b以与以与a同样的速度进入第同样的速度进入第1个磁场区域，求个磁场区域，求b穿过第穿过第1个磁场区域过程中增加的动能个磁场区域过程中增加的动能.（2）若）若a进入第进入第2个磁场区域时，个磁场区域时，b恰好离开第恰好离开第1个磁场区域个磁场区域;此后此后a离开第离开第2个磁场区域个磁场区域时，时，b又恰好进入第又恰好进入第2个磁场区域个磁场区域.且且a、b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等均相等.求求a穿过第穿过第2个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热Q.（3）对于第（）对于第（2）问所述的运动情况，求）问所述的运动情况，求a穿出第穿出第k个磁场区域时的速率个磁场区域时的速率v.