高中物理法拉第电磁感应定律综合题

圆盘发电机的构造如图甲水平放置的金属圆盘在竖直向下的匀强磁场中绕与圆盘平面垂直且过圆盘中心O点的轴匀速转动，从a、b两端将有电压输出。现将此发电机简化成如图乙所示的模型：固定的金属圆环水平放置，金属棒OP绕圆环中心O以角速度匀速转动，金属棒的P端与圆环无摩擦紧密接触，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中。已知圆环半径OP =" 20" cm，圆环总电阻为R₁ = 0.4，金属棒的电阻R₂ = 0.1，金属棒转动的角速度为=" 500" rad/s，磁感应强度B =" 1" T，外接负载电阻R = 0.3。求：

（1）金属棒OP中产生的感应电动势的大小为多少？O、P两点哪点电势高？
（2）负载电阻上的最大功率与最小功率各为多少？

如图所示，一只横截面积为S=0.10m²，匝数为120匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中，线圈的总电阻为R=1.2Ω．该匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如右图所示．求：⑴从t=0到t=0.30s时间内，通过该线圈任意一个横截面的电荷量q为多少？⑵这段时间内线圈中产生的电热Q为多少？

如图12-2-6所示，半径为Ｒ、单位长度电阻为λ的均匀导体圆环固定在水平面上，圆环中心为Ｏ．匀强磁场垂直水平面方向向下，磁感强度为Ｂ．平行于直径ＭＯＮ的导体杆，沿垂直于杆的方向向右运动．杆的电阻可以忽略不计，杆与圆环接触良好，某时刻，杆的位置如图，，速度为ｖ，求此时刻作用在杆上安培力的大小．

如图所示，电子束从阴极K处无初速度释放，经电压为U的电场加速后连续射入水平放置的平行金属板中央，极板的长度为L，板距为d₁，两极板与互相平行的直长金属导轨相连，导轨上有一长为d₂的金属棒AB在导轨上向右滑动（各处接触良好），导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，方向如图所示。若要电子束能顺利通过水平放置的平行板而不至于打在极板上，求AB垂直向右切割磁感线的速度的取值范围。

如图所示，由光滑硬导线制成并连接在一起的圆线圈c和线框d被固定在竖直平面内，线圈c所围面积为S，其中的磁场从图中看垂直于纸面向里，磁感应强度为.被一竖直绝缘线悬吊起来的水平直导线ef的长工为L，质量为m，与线框d接触良好.ef处在一个垂直于纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为.整个装置的总电阻为R.当发生变化，并且(变化率)为某一定值时绝缘线对ef的拉力恰好为零.在这种情况下：

(1)问是增强还是在减弱.
(2)求等于什么？

如图所示，水平桌面上有两根相距为L=20cm，足够长的的水平平行光滑导轨，导轨的一端连接电阻R=0.9Ω，若在导轨平面上建立直角平面坐标系，取与导轨平行向右方向为x轴正方向，而与导轨垂直的水平方向为y轴方向。在x < 0的一侧没有磁场，在x > 0的一侧有竖直向下的磁场穿过导轨平面。该磁场磁感应强度的大小沿y轴方向均匀，但沿x轴方向随x的增大而增大，且B=kx，式中k=15/4T/m。质量为M的金属杆AB水平而与导轨垂直放置，可在导轨上沿与导轨平行的方向运动，当t=0时，AB位于x=0处，并有沿x轴正方向的初速度v₀=5m/s。在运动过程中，有一大小变化的沿x轴方向的水平拉力F作用于AB，使AB有沿x轴负方向、大小为a=10m/s²的恒定加速度作匀变速直线运动。除R外，其它电阻均忽略不计。求：

（1）该回路中产生感应电流可以持续的时间；
（2）当AB向右运动的速度为3 m/s时，回路中的感应电动势的大小；
（3）若满足x < 0时F=0，求AB经1.6s时的位置坐标，并写出AB向右运动时拉力F与时间t的函数关系（直接用a、v₀、M、k、R、L表示），以及在0.6s时金属杆AB受到的磁场力。

如图12-2-4所示，在磁感强度为B的匀强磁场中有一半径为L的金属圆环．已知构成圆环的电线电阻为4r₀，以O为轴可以在圆环上滑动的金属棒OA电阻为r₀，电阻R₁=R₂=4r₀．当OA棒以角速度匀速转动时，电阻R₁的电功率最小值为P₀为多大？（其它电阻不计）

在空间的部分区域中有一水平方向的匀强磁场，磁场的边界如图中的虚线所示。有一矩形线框abcd可以绕竖直的转动轴OOˊ匀角速转动，OOˊ恰好与磁场边界重合。在初始时刻，线框平面与磁场方向平行。已知磁场的磁感强度为B，线框ab边的长度为l，bc边的长度为2l，整个线框的电阻为R，线框转动的角速
度为ω，试求：
（1）线框位于图示位置时，线框中的感应电动势为多大？
（2）线框由图示位置转过30°时，线框受到的安培力矩为多大？

（1）求金属导线中电流的大小和方向．
（2）若每根悬线所受的拉力为0.1N，求金属导线中的电流的大小和方向．

半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B="0.2" T,磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a="0.4" m,b="0.6" m.金属环上分别接有灯L₁、L₂，两灯的电阻均为R₀="2" Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计.
(1)若棒以v₀="5" m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时(如图16-2-12所示)MN中的电动势和流过灯L₁的电流.

图16-2-12
(2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL₂O′以OO′为轴向上翻转90°，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为 T/s,求L₁的功率.

如图所示，螺线管的横截面积为S，共有N匝，总电阻为R.垂直于线圈平面的磁场在均匀变化.线圈与水平放置相距为d的两平行金属板M、N相连，M、N间有匀强磁场B.一电子以速度v射入两极板间，要使电子能匀速向右运动，则线圈内的磁场应如何发生变化？

如图16-2-11所示，在磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场中，有长为0.5 m的导体AB在金属框架上，以10 m/s的速度向右滑动.磁场方向与金属框架平面垂直，电阻R₁=R₂="19" Ω，导体AB的电阻R₃="0.5" Ω,其他电阻不计.求通过AB的电流是多大.

图16-2-11

如图所示，面积为0.2 m²的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面，已知磁感应强度随时间变化规律为B=(2+0.2t)T，电阻R₁="6" Ω，线圈电阻R₂="4" Ω，试求：

（1）回路中的磁通量变化率;
（2）回路中的感应电动势;
（3）回路中的电流.

如右图所示，一根很长的竖直放置的圆柱形磁铁产生一个很强的辐射状磁场(磁场方向都是水平向外的)，一个与磁铁同轴的圆形铝环，半径为R，在磁场中由静止开始下落，并且圆环平面在下落过程中始终保持水平.已知磁场的磁感应强度为B，绕制圆环的铝线密度为d，电阻率为ρ，那么圆环下落的稳定速度为多少？

把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图甲所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：

（1）棒上电流的大小和方向及棒两端的电压U_MN；
（2）在圆环和金属棒上消耗的总热功率.