高中物理研究电磁感应现象试题

如图所示，两互相平行的水平金属导轨MN、PQ放在竖直平面内，相距为L="0." 4 m，左端接平行板电容器，板间距离为d="0." 2 m，右端接滑动变阻器R（R的最大阻值为2Ω，整个空间有水平匀强磁场，磁感应强度为B="10" T，方向垂直于导轨所在平面。导体棒CD与导轨接触良好，棒的电阻为r=1Ω，其他电阻及摩擦均不计，现对导体棒施加与导轨平行的大小为F="2" N的恒力作用，使棒从静止开始运动，取。求：
（1）当滑动变阻器R接入电路的阻值最大时，拉力的最大功率是多大？
（2）当滑动触头在滑动变阻器中点且导体棒处于稳定状态时，一带电小球从平行板电容器左侧沿两极板的正中间入射，在两极板间恰好做匀速直线运动；当滑动触头在滑动变阻器最下端且导体棒处于稳定状态时，该带电小球以同样的方式和速度入射，在两极板间恰好能做匀速圆周运动，求圆周的半径是多大？

2006年7月1日，世界上海拔最高、线路最长的青藏铁路全线通车，青藏铁路安装的一种电磁装置可以向控制中心传输信号，以确定火车的位置和运动状态，其原理是将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面，如图甲所示（俯视图），当它经过安放在两铁轨间的线圈时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈边长分别为和，匝数为n，线圈和传输线的电阻忽略不计。若火车通过线圈时，控制中心接收到线圈两端的电压信号u与时间t的关系如图乙所示（ab、cd均为直线），是运动过程的四个时刻，则火车（  ）

A．在时间内做加速直线运动

B．在时间内做匀减速直线运动

C．在时间内加速度大小为

D．在时间内平均速度的大小为

如图所示，光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，轨道间距为0. 2 m，金属杆ab的质量为0. 1 kg，电容器电容为0.5 F，耐压足够大，因为理想电流表，导轨与杆接触良好，各自的电阻忽略不计。整个装置处于磁感应强度大小为0.5 T，方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。现用水平外力F拉ab向右运动，使电流表示数恒为0. 5 A。

（1）求t=2s时电容器的带电量。
（2）说明金属杆做什么运动。
（3）求t=2s时外力做功的功率。

如图所示，M、N为两平行金属板相距d="0.4" m，板间有垂直纸面的匀强磁场B="0.25" T。图中I和Ⅱ是两根与M、N平行的金属导轨，I与M相距、Ⅱ与N相距，I与Ⅱ之间接一电阻R="0." 3Ω。现有一金属杆在上述装置上（接触良好）向右水平运动，已知金属杆ab间电阻="0." 2Ω，若有一个带电量C的粒子以="7" m/s沿水平向右射入MN间，恰好能匀速运动。求：
（1）两极间电势差。
（2）ab杆运动速度。
（3）为保持ab杆匀速运动，所需外力F。

如图所示，两根足够长固定平行金属导轨位于倾角的斜面上，导轨上、下端各接有阻值R = 20Ω的电阻，导轨电阻忽略不计，导轨宽度L =2m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1T。质量m="0." l kg、连入电路的电阻r=10Ω的金属棒ab在较高处由静止释放，当金属棒ab下滑高度h=3m时，速度恰好达到最大值v=2m/s，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨良好接触。g取10．求：
（1）金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中机械能的减少量。
（2）金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量。

如图所示，水平光滑平行导轨间距L=lm，左端接有阻值R=1.5的定值电阻，在距左端=2m处垂直导轨放置一根质量m=1kg、电阻r=0.5的导体棒，导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨的电阻可忽略，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。
（1）若磁场的磁感应强度B随时间变化的关系为（式中B的单位为T，的单位为s），为使导体棒保持静止，求作用在导体棒上的水平拉力F随时间变化的规律；
（2）若磁场的磁感应强度T恒定，时导体棒在水平拉力F的作用下从静止开始向右做匀加速直线运动，已知s时F=3N，求此时导体棒两端的电势差。

边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下，将穿过方向如图所示的有界匀强磁场。磁场范围为d（d＞L），已知线框进入磁场时恰好匀速，则线框进入磁场的过程和从另一侧穿出磁场的过程相比较，下列说法正确的是（ ）

A．线框中感应电流的方向相反

B．所受安培力的方向相反

C．穿出磁场过程产生的电能一定大于进入磁场过程产生的电能

D．穿出磁场过程中任意时刻的电功率不可能小于进入磁场时的电功率

如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个均匀导线制成的单匝直角三角形线框。现用外力使线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框的AB边始终与磁场右边界平行。已知AB=BC=l，线框导线的总电阻为R。则线框离开磁场的过程中（ ）

A．线框中的电动势随时间均匀增大

B．通过线框截面的电荷量为

C．线框所受外力的最大值为

D．线框中的热功率与时间成正比

如图所示，两根完全相同的“V”字形导轨OPQ与KMN倒放在绝缘水平面上，两导轨都在竖直平面内且正对平行放置，其间距为L，电阻不计。两条导轨足够长，所形成的两个斜面与水平面的夹角都是。两个金属棒ab和的质量都是m，电阻都是R，与导轨垂直放置且接触良好。空间有分别垂直两斜面的匀强磁场，磁感应强度均为B。
（1）如果两条导轨皆光滑，让固定不动，将ab释放，则ab达到的最大速度是多少？
（2）如果将ab与同时释放，它们所能达到的最大速度分别是多少？

两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨的电阻可忽略不计，斜面处在一匀强磁场中，磁场的方向垂直斜面向上。质量为，电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图所示，在这个过程中（    ）

A．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

B．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和

C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零

D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻上发出的焦耳热

位于竖直面内足够长的两根光滑平行导轨相距L，如图，空间有垂直于轨道平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，金属棒ab、cd长度也为L，与轨道良好接触，它们的质量分别为4m和m，电阻分别为R和4R，其余电阻一律不计。固定cd不动，在下面过程中用拉力强制使ab以速度匀速上升，然后松手释放cd，求：
（1）释放cd瞬间，ab棒两端电势差。
（2）cd棒最终稳定的速度v。
（3）cd棒稳定运动时拉力的功率P。

如图所示，在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ，导轨间距离为L，导轨的电阻忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面。质量分别为的两根金属杆a、b跨搁在导轨上，接入电路的电阻均为R。轻质弹簧的左端与b杆连接，右端被固定。开始时a杆以初速度向静止的b杆运动，当a杆向右的速度为v时，b杆向右的速度达到最大值，此过程中a杆产生的焦耳热为Q，两杆始终垂直于导轨并与导轨良好接触。求当b杆达到最大速度时
（1）b杆受到弹簧的弹力。
（2）弹簧具有的弹性势能。

如图所示，电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3Ω的定值电阻R。在水平虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d="0.5" m。导体棒a的质量＝0. 2 kg，电阻=3Ω；导体棒b的质量＝0. 1 kg、电阻= 6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场。设重力加速度为。（不计a、b之间的作用）求：
（1）在整个过程中，a、b两棒克服安培力分别做的功；
（2）M点和N点距的高度。

磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有与导轨垂直且方向相反的匀强磁场和，和相互间隔，导轨上有金属框abcd。当磁场和同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时，金属框也会沿导轨向右运动。已知两导轨间距="0." 4 m，两种磁场的宽度均为，=ab，＝="1.0" T。金属框的质量m="0." 1 kg，电阻R="2." 0Ω。设金属框受到的阻力与其速度成正比，即，比例系数k="0." 08 kg/s。求：
（1）当磁场的运动速度为="5" m/s时，金属框的最大速度为多大？
（2）金属框达到最大速度以后，某时刻磁场停止运动，当金属框的加速度大小为a=4.0时，其速度多大？

在磁感应强度为B＝0. 4 T的匀强磁场中放一个半径 50 cm的圆形导轨，上面搁有互相垂直的两根导体棒，一起以角速度rad/s逆时针匀速转动。圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接，若每根导体棒的有效电阻为=" 0." 8Ω，外接电阻R＝3. 9Ω，如图所示，求：
（1）每半根导体棒产生的感应电动势．
（2）当电键S接通和断开时两电表示数（假定）。