高中物理研究电磁感应现象试题

如下图所示，一个“U”形金属导轨PMNQ，其质量为M＝2 kg，放在光滑绝缘的水平面上，处于匀强磁场中，另有一根质量为m＝0.6 kg的金属棒CD与MN边平行放置在导轨上，CD边左边靠着固定的卡口a、b，卡口能阻止CD棒向左运动。匀强磁场以图中虚线为界，左侧的磁场B₁方向竖直向上(区域无限大)，右侧的磁场B₂方向水平向左，磁感应强度的大小都是0.80 T，如图所示。导轨MN段长为0.50 m，电阻为0.40 Ω，金属棒CD的电阻是0.40 Ω，其余电阻不计，CD与导轨间的动摩擦因数为0.20。若在导轨上作用一个方向水平向左，大小为2.4 N的恒力，设导轨足够长，取g＝10 m/s²。
求：导轨运动过程中的最大加速度和最大速度。

水平放置足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ相距L＝0.3 m，接在MP之间的定值电阻R₀＝0.9 Ω；质量M＝80 g、电阻R＝0.3 Ω的金属棒ab静止在金属导轨上，ac、cd和ab三段的长度相同、电阻值相等，金属棒与导轨接触良好；导轨和连线的电阻不计，整个装置处在垂直于轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝1 T，俯视如图。现有一质量为m＝20 g的黏性橡皮泥，以向右的水平速度v₀＝10 m/s击中cd段的中央，并在极短时间内粘在棒上一起运动。

(1)橡皮泥刚好与金属棒具有共同速度时，求金属棒两端的电势差U_ab；
(2)金属棒在向右滑动的过程中，当加速度大于等于最大值的1/2时，求电阻R₀的电功率P。

图1所示，)虚线a′b′c′d′内为一匀强磁场区域，磁场方向竖直向下。矩形闭合金属线框abcd以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动。图2所给出的是金属线框的四个可能到达的位置，则金属线框的速度不可能为零的位置是(    )

图1

图2

如图16-7-3所示，两根光滑的金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计,斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度.在这一过程中（   ）

图16-7-3

A．作用于金属棒上各力的合力所做的功等于零

B．恒力F与安培力的合力所做的功等于零

C．作用于金属棒上各力的合力所做的功等于mgh与电阻R发出的焦耳热之和

D．恒力F与重力的合力做的功等于电阻R上产生的焦耳热

等离子气流由左方连续以 v₀射入 P₁和 P₂两板间的匀强磁场中，ab 直导线与 P₁、P₂相连接，线圈 A 与直导线 cd 连接.线圈 A 内有如图 3-5-20乙所示的变化磁场，且磁场 B 的正方向规定为向左，如图 3-5-20 甲所示，则下列叙述正确的是（   ）


图3-5-20

A．0—1 s 内 ab、cd 导线互相排斥	B．1—2 s 内 ab、cd 导线互相吸引
C．2—3 s 内 ab、cd 导线互相吸引	D．3—4 s 内 ab、cd 导线互相排斥

如右图所示，A、) B为大小、形状、匝数、粗细均相同，但用不同材料制成的线圈，两线圈平面位于竖直方向且高度相同。匀强磁场方向位于水平方向并与线圈平面垂直。同时释放A、B线圈，穿过匀强磁场后两线圈都落到水平地面，但A线圈比B线圈先到达地面。下面对两线圈的描述中可能正确的是(    )

A.A线圈是用塑料制成的，B线圈是用铜制成的
B.A线圈是用铝制成的，B线圈是用胶木制成的
C.A线圈是用铜制成的，B线圈是用塑料制成的
D.A线圈是用胶木制成的，B线圈是用铝制成的

如图16-7-2所示，两个互相连接的金属圆环用同样的导线制成，大环半径是小环半径的4倍，若穿过大环的磁场不变，小环中的磁场变化率为K时，其路端电压为U，若穿过小环的磁场不变.而大环中的磁场变化率也是K时，其路端电压为（不计两环连接处电阻）（   ）

图16-7-2

A．U

B．

C．

D．4U

如图3-5-8所示，cd、ef为光滑金属导轨，导轨平面与水平面成θ角，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场.质量为m的金属棒ab搁在导轨上，构成一边长为l的正方形abed.ab棒的电阻为r，其余电阻不计，开始时磁感应强度为B₀.

图3-5-8
（1）若从t=0时刻起，磁感应强度变化如图乙所示，同时保持ab棒静止，求棒中感应电流的大小和方向.
（2）在上述（1）过程中始终保持棒静止，当t="2" s时，需加垂直于棒的水平拉力为多大？
（3）若从t=0时刻起，磁感应强度由B₀逐渐减小，同时棒以恒定速度v沿导轨向上运动，要使棒上无电流通过，磁感应强度应满足什么函数关系（B-t)？

如图17所示,一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场,磁场方向垂直于导线框所在平面,导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间的距离为d,板长为l.t=0时,磁场的磁感应强度B从B₀开始均匀增大,同时,在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量为m、带电荷量为-q的液滴以初速度v₀水平向右射入两板间,该液滴可视为质点.

图17
(1)要使该液滴能从两板间射出,磁感应强度随时间的变化率K应满足什么条件?
(2)要使该液滴能从两板间右端的中点射出,磁感应强度B与时间t应满足什么关系?

如图16，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距d="0.5" m，导轨一端接有R="4.0" Ω的电阻.有一质量m="0.1" kg、电阻r="1.0" Ω的金属棒ab与导轨垂直放置.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B="0.2" T.现用水平力垂直拉动金属棒ab，使它以v="10" m/s 的速度向右做匀速运动.设导轨足够长.

图16
（1）求金属棒ab两端的电压；
（2）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，求电阻R产生的热量.

如图8所示，竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，金属杆质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场为B，不计ab与导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好.若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是（　　）

图8

A．拉力F所做的功等于电阻R上产生的热

B．杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热

C．电流所做的功等于重力势能的增加量

D．拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热

光滑金属导轨宽L＝0.4 m，电阻不计，均匀变化的磁场穿过整个轨道平面，如图7中甲所示.磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示.金属棒ab的电阻为1 Ω，自t＝0时刻起从导轨最左端以v＝1 m/s 的速度向右匀速运动，则（　　）

图7

A．1 s末回路中电动势为0.8 V

B．1 s末ab棒所受磁场力为0.64 N

C．1 s末回路中电动势为1.6 V

D．1 s末ab棒所受磁场力为1.28 N

如图15所示，电阻不计的平行金属导轨MN和OP水平放置，MO间接有阻值为R的电阻，导轨相距为d，其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.质量为m、电阻为R的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好.用平行于MN的恒力F向右拉动CD,CD受恒定的摩擦阻力F_f.已知F > F_f，求:

图15
（1）CD运动的最大速度是多少？
（2）当CD达到最大速度后，电阻R消耗的电功率是多少？
（3）当CD的速度是最大速度的13时，CD的加速度是多少？

如图13甲所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环.导线abcd所围区域内磁感应强度按图13乙中哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体圆环将受到向上的磁场作用力(　　)


图13

如图11所示,竖直放置在匀强磁场中的固定光滑长直导轨,自身的电阻不计.磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B="0.5" T.两导体棒ab、cd的长均和导轨宽度相同,为l="0.2" m,电阻均为r="0.1" Ω,重力均为G="0.1" N,导体棒与导轨接触良好.现用竖直向上的推力F推ab,使它匀速上升,此时观察到cd处于静止.下列说法正确的是(　　)

图11

A．ab受到的推力F大小为0.1 N

B．2 s内回路中产生的电能为0.2 J

C．2 s内cd上产生的电热为0.4 J

D．ab上升的速度为2 m/s