2026届高考物理一轮复习模型解读与针对性训练14.线框切割磁感线模型(学生版+解析)

这是一份2026届高考物理一轮复习模型解读与针对性训练14.线框切割磁感线模型(学生版+解析)，共9页。
【线框切割磁感线模型解读】
1.线框的一个边切割磁感线，等效于单杆切割磁感线。
2.线框绕其一个顶点转动切割磁感线，等效于转动切割磁感线。
3.线框的两个对边在匀强磁场中切割磁感线，两个对边产生方向相同大小相等的感应电动势，线框中感应电流为零。
3.线框的两个对边在非匀强磁场中切割磁感线，两个对边产生方向相同大小不相等的感应电动势，线框中感应电流不为零。
【高考真题】
【典例1】．（16分）(2025高考山东卷18题)如图所示，平行轨道的间距为L，轨道平面与水平面夹角为α，二者的交线与轨道垂直，以轨道上O点为坐标原点，沿轨道向下为x轴正方向建立坐标系。轨道之间存在区域I、Ⅱ，区域I（−2L ≤ x < −L）内充满磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场；区域Ⅱ（x ≥ 0）内充满方向垂直轨道平面向上的磁场，磁感应强度大小B1 = k1t+k2x，k1和k2均为大于零的常量，该磁场可视为由随时间t均匀增加的匀强磁场和随x轴坐标均匀增加的磁场叠加而成。将质量为m、边长为L、电阻为R的匀质正方形闭合金属框epqf时放置在轨道上，pq边与轨道垂直，由静止释放。已知轨道绝缘、光滑、足够长且不可移动，磁场上、下边界均与x轴垂直，整个过程中金属框不发生形变，重力加速度大小为g，不计自感。
(1)若金属框从开始进入到完全离开区域I的过程中匀速运动，求金属框匀速运动的速率v和释放时pq边与区域I上边界的距离s；
(2)金属框沿轨道下滑，当ef边刚进入区域Ⅱ时开始计时（t = 0），此时金属框的速率为v0，若，求从开始计时到金属框达到平衡状态的过程中，ef边移动的距离d。
【典例2】(2022·湖北高考)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＝0.2 m、回路电阻R＝1.6 × 10 － 3 Ω、质量m＝0.2 kg。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4eq \r(2) 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＝10 m/s2，求：
(1)ab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。
【针对性训练】
1.(2024·湖北黄冈模拟)如图所示，水平虚线L1、L2之间存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场区域的高度为h。竖直平面内有一质量为m的直角梯形线框，其底边水平，上、下边长之比为1∶4，高为2h的线框ABCD在磁场边界L2的下方h处，受到竖直向上的拉力F＝2mg作用，从静止开始运动(上升过程中底边始终水平，线框平面始终与磁场方向垂直)，当AB边刚进入磁场时，线框的加速度恰好为零，且在DC边刚进入磁场前的一段时间内，线框做匀速运动。重力加速度为g，下列正确的是( )
A．AB边刚进入磁场时，线框的速度为eq \r(gh)
B．AB边刚进入磁场时，线框中感应电流的瞬时电功率为mgeq \r(2gh)
C．DC边刚进入磁场时，线框加速度的大小为eq \f(17,9)g
D．从线框开始运动到DC边刚进入磁场的过程中，线框产生的焦耳热为eq \f(227,81)mgh
2．(2024·云南大理联考)如图所示，图甲中虚线下方有垂直纸面向里的匀强磁场，图乙中虚线边界上、下方有方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均相同。现有两个完全相同的正方形金属线框P和Q分别从不同高度静止下落，两线框都刚好匀速经过虚线边界，忽略空气阻力，则下列说法正确的是( )
A．P、Q金属框经过虚线边界过程，金属框上产生的热量之比为1∶1
B．P、Q金属框初始位置距磁场虚线边界的距离之比为4∶1
C．P、Q金属框经过虚线边界过程，受到的安培力之比为2∶1
D．P、Q金属框经过虚线边界过程，流过金属框横截面的电量之比为1∶2
3 （2021高考全国甲卷）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，可能出现的是
甲
乙
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
4. （2021新高考湖南卷）两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为，通过长为的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 与无关，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、和，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
5.[ 2024江西九校联考/多选]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轴正方向均匀增大，沿y轴方向是不变的，磁场方向垂直纸面向外.现有一闭合的矩形金属线框，质量为m，以速度大小为v0、方向沿其对角线且与x轴成30°角开始向右运动，以下关于线框的说法正确的是（ ）
A.线框一直做曲线运动
B.最初阶段线框中感应电流的方向沿顺时针方向
C.线框中感应电流大小保持不变
D.线框运动中产生的内能为38mv02
6. 如图所示，在竖直平面内，存在一个水平长3L、竖直高2L的长方形区域abcd，区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场(图中没有画出)。一边长为L、质量为m、电阻为R的匀质正方形刚性导线框ABCD从图示位置处在外力作用下以水平速度v0匀速进入磁场，导线框完全进入磁场时立即撤去外力，直到导线框开始出磁场时再恢复外力让导线框沿直线匀速离开。已知L＝0.2 m，m＝0.02 kg、电阻R＝0.4 Ω，B＝1 T，v0＝2 m/s，重力加速度g＝10 m/s2，从导线框开始出磁场为计时起点。求：
(1)导线框进入磁场过程中外力F1；
(2)导线框开始出磁场时A点的位置及速度；
(3)导线框出磁场过程中安培力F2随时间t的变化关系式；
(4)导线框出磁场过程中流过截面的电荷量。
7. 如图所示，正方形单匝线框abcd边长L＝0.4 m，每边电阻相同，总电阻R＝0.16 Ω。一根足够长的绝缘轻质细绳跨过两个轻小光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接物体P，手持物体P使二者在空中保持静止，线框处在竖直面内。线框的正上方有一有界匀强磁场，磁场区域的上、下边界水平平行，间距也为L＝0.4 m，磁感线方向垂直于线框所在平面向里，磁感应强度大小B＝1.0 T，磁场的下边界与线框的上边ab相距h＝1.6 m。现将系统由静止释放，线框向上运动过程中始终在同一竖直面内，ab边保持水平，刚好以v＝4.0 m/s的速度进入磁场并匀速穿过磁场区，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力。
(1)线框ab边进入磁场中运动时，a、b两点间的电势差Uab为多少？
(2)线框匀速穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q为多少？
(3)若在线框ab边刚进入磁场时，立即给物体P施加一竖直向下的力F，使线框保持进入磁场前的加速度匀加速运动穿过磁场区域，已知此过程中力F做功WF＝3.6 J，求ab边上产生的焦耳热Qab为多少？