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题型：解答题题类：难易度：困难

2025届浙江省五校联盟高三上学期模拟预测物理试题

某实验室设计了一个装置，如图所示，水平固定的圆筒形磁体（S极）与其内圆柱形磁体（N极）之间的空隙中存在一辐向磁场，辐向磁场分布关于圆柱体的中轴线对称（距中轴线距离相等处的磁感应强度大小相等）。另有一个匝数为n匝、质量为m、电阻为R、半径为r的圆线圈套在圆柱形磁体上，其线圈导线所在处的磁场的磁感应强度大小均为B。线圈在外力和安培力的共同作用下，以O位置为中心，在C、D之间做振幅为A、周期为T的简谐运动。以O为原点建立坐标如图所示，不计线圈与圆筒间的摩擦。（已知简谐运动的周期公式 $\text{[math]}$ ）

（1）、若线圈的速度为v，求此时刻线圈中产生的感应电流为多大？

（2）、若线圈向x轴正向运动速度为v时的加速度大小为a，则此时线圈所受的外力多大？

（3）、若线圈经过O点（即 $\text{[math]}$ ）时受到的外力大小为 $\text{[math]}$ ，求线圈向右经过 $\text{[math]}$ 位置之后的 $\text{[math]}$ 时间内，线圈中产生的热量Q和外力冲量 $\text{[math]}$ ；

（4）、在（3）问的情况下，已知 $\text{[math]}$ 匝、质量 $\text{[math]}$ 、电阻 $\text{[math]}$ ，半径 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，求线圈从O点向右经过 $\text{[math]}$ 位置时，外力F的功率 $\text{[math]}$ 。

举一反三

如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从实线Ⅰ位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的Ⅱ位置时，线框的速度为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（　　）

如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为 $\text{[math]}$ ，质量为 $\text{[math]}$ 、边长为 $\text{[math]}$ 的正方形线框 $\text{[math]}$ 斜向穿进磁场，当 $\text{[math]}$ 刚进入磁场时，线框的速度为 $\text{[math]}$ ，方向与磁场边界成 $\text{[math]}$ ，若线框的总电阻为 $\text{[math]}$ ，则（）

如图，在宽度均为a的区域Ⅰ、Ⅱ中分别存在垂直纸面且方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小相等。正三角形金属线框efg（高也为a）从图示位置沿x轴正方向匀速穿过Ⅰ、Ⅱ区域，规定逆时针方向为电流正方向，则线框efg中感应电流I与线框移动距离x的关系图像正确的是（　　）

如图所示为某同学制作的简易硬币检测仪示意图，斜面里安装有金属线圈，线圈接上供电及电流检测装置，当硬币从斜面顶端滑下，经过线圈上方时，根据检测到的线圈中的电流情况，可判断硬币的币值。下列说法正确的是（　　）

如图所示，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a的正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过 $\text{[math]}$ 导线框转到图中虚线位置，已知导线框的总电阻为R，则在这 $\text{[math]}$ 时间内（　　）

如图（a），边长为 $\text{[math]}$ 的单匝正方形导线框固定在水平纸面内，线框的电阻为 $\text{[math]}$ 。虚线MN恰好将线框分为左右对称的两部分，在虚线MN左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 变化的规律如图（b）。虚线MN右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（　　）

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