- 高考物理磁场线框
高考物理磁场线框有多种类型,包括:
矩形线框,在磁场中,若线框的轴与磁感线平行,则穿过线框的磁通量处处为零。
环形线框,在磁场中,若线框平面与磁感线垂直,则穿过线框的磁通量大小为Φ=BS,其中B为磁感应强度,S是线圈的面积。若线框平面与磁感线不垂直,磁通量将不再为零,且磁通量的变化率一定不为零。
平面线框在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时会产生感应电动势和感应电流,形成交流电。
此外,高考物理磁场线框还包括U形线框、多边形线框等。多边形线框在匀强磁场中各边长都相等,且各边所对应的磁感应强度相同。这些知识在高考物理中占据重要地位,需要考生熟练掌握。
相关例题:
题目:
一个边长为L的正方形线框,总电阻为R,质量为m,以一定的速度v垂直于磁场B向右进入匀强磁场,线框的四个边分别与磁场边界重合。已知磁感应强度B与线框平面垂直,求线框完全进入磁场后的运动情况。
分析:
线框完全进入磁场后,受到的安培力大小为F = BIL,其中I是线框中的电流,L是线框的边长。由于线框是垂直进入磁场的,所以线框中的电流是恒定的。根据牛顿第二定律,线框受到的安培力将提供其加速度,使其做匀加速直线运动。
解题过程:
解:根据题意,线框完全进入磁场后做匀加速直线运动。
根据能量守恒定律,线框在进入磁场的过程中,动能转化为电能和内能。因此,线框完全进入磁场后,其动能应该等于进入磁场前的动能减去内能。
设线框完全进入磁场后的速度为v',则有:
mv²/2 = (BIL)t - 0.5mv²
其中t为时间,L为线框的边长。将I = εR代入上式可得:
mv²/2 = BL²v/R - mv²/2
化简可得:
BL²v/R = mv'² - mv²/2
其中v'为线框完全进入磁场后的速度。将v代入上式可得:
BL²v'/R = mv'² - mv²/2
根据牛顿第二定律,线框受到的安培力提供其加速度,即:
ma = BIL = B(L²v'/R) = Bv'L
解得:a = Bv'L/m
因此,线框完全进入磁场后的运动情况为:匀加速直线运动,加速度为a = Bv'L/m。
总结:这道高考物理磁场线框的例题考察了磁场、安培力、牛顿第二定律等相关知识,需要考生对磁场和线框的相关概念有清晰的理解和掌握。通过这道题目,考生可以更好地理解磁场和线框在物理中的应用,为解决实际问题打下基础。
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