如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，在导线框右侧有一边长为2L、磁感应强度为B、方向竖直向下的正方形...

题型：单选题题类：模拟题难易度：普通

2017年北京市东城区高考物理二模试卷

如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，在导线框右侧有一边长为2L、磁感应强度为B、方向竖直向下的正方形匀强磁场区域．磁场的左边界与导线框的ab边平行．在导线框以速度v匀速向右穿过磁场区域的全过程中（）

A、感应电动势的大小为 $\text{[math]}$ B、感应电流的方向始终沿abcda方向 C、导线框受到的安培力先向左后向右 D、导线框克服安培力做功 $\text{[math]}$

举一反三

如图（a），水平传送带以恒定速率 $\text{[math]}$ 顺时针转动，宽为 $\text{[math]}$ 、足够高的矩形匀强磁场区域MNPQ，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场下边界QP水平。矩形导体框abcd无初速度地放在传送带上且ad与MQ重合，bc向右运动到NP时恰与传送带共速，此时施加水平向右的拉力，使导体框保持共速前的加速度离开磁场。ad离开磁场时撤掉拉力，同时将QP提升到传送带上方距上表面L处。导体框继续向右运动，与NP右侧 $\text{[math]}$ 处的竖直固定挡板发生弹性正碰。当ad返回NP时，施加水平向左的拉力，使导体框以此时的速度匀速通过磁场。已知导体框质量为m，总电阻为R，ab长为 $\text{[math]}$ ， ad长为 $\text{[math]}$ ，导体框平面始终与磁场垂直且不脱离传送带，重力加速度为g。

某探究小组设计了两种电磁驱动装置。图1利用直流电源给线框供电，接通电源后正方形导线框 $\text{[math]}$ 在磁极间的辐向磁场中，从静止开始绕中心轴线 $\text{[math]}$ 发生转动。图2为三个线圈连接到三相电源上，电流形成的磁场可等效为角速度 $\text{[math]}$ 的旋转辐向磁场，稳定后解锁正方形导线框 $\text{[math]}$ ，导线框由静止开始转动。图3为不同视角的上述两种驱动装置的截面图，分别为图1的正视图和图2的俯视图。已知导线框 $\text{[math]}$ 的边长为l，电阻为 $\text{[math]}$ 两边的质量均为m，所处位置的磁感应强度大小均为B，磁场方向始终与转动方向垂直，转动中 $\text{[math]}$ 两边受到的阻力均为 $\text{[math]}$ （k为比例系数，v为线速度），其余两边质量和所受阻力不计。电源的电动势为E，内阻不计，

如图甲所示，无限长的两根通电直导线安装在横放的绝缘直三棱柱架子的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两条棱边上（ $\text{[math]}$ ），在架子右侧一条棱边 $\text{[math]}$ 的中点上水平固定一面积为S（面积足够小）、电阻为R的n匝线圈，线圈到 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的距离分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，另外将足够长的平行绝缘轨道固定水平地面上（轨道分别位于BC和 $\text{[math]}$ 的延长线上），轨道间距为L。

（1）如果 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 上通电导线的电流大小分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，方向如图中箭头所示，求线圈中的磁通量（已知通电直导线周围激发的磁场满足关系： $\text{[math]}$ ，其中I为电流大小，r为到直导线的距离，k为某已知常数。另外线圈面积足够小时，通电导线在线圈中激发的磁场可当成匀强磁场）；

（2）如果通电导线在线圈处激发的磁感应强度的竖直分量 $\text{[math]}$ 与时间的关系如图乙所示，图中 $\text{[math]}$ 已知，求0到 $\text{[math]}$ 时间内，流过线圈导线横截面的电荷量；

（3）在第（2）题的前提条件下，已知 $\text{[math]}$ 时刻线圈中磁场方向为竖直向上，假设以俯视观察时逆时针方向为电流正方向。求 $\text{[math]}$ 时间内线圈中的电流瞬时表达式及0到T时间内线圈中电流有效值；

（4）撤去两根通电直导线，现将一质量为m、长度为L、接入轨道部分电阻为R的金属棒ab垂直放置在轨道上，右方还有质量为3m、边长均为L的U形框cdef，其中U形框cdef的电阻为3R。沿绝缘轨道方向建立x轴，虚线与坐标原点O在同一水平线上，虚线EF左侧轨道光滑，让虚线EF右侧所在空间存在竖直向上的磁场，磁感应强度的分布为 $\text{[math]}$ 。现在给金属棒ab一个水平向右的瞬时冲量 $\text{[math]}$ ，一段时间后金属棒ab与U形框发生完全非弹性碰撞，整体进入到EF右侧运动时会受到阻力，阻力大小与速度满足 $\text{[math]}$ ，求ab与U形框整体最终静止时ab边的坐标x及U形框在运动过程中产生的焦耳热 $\text{[math]}$ 。