高中物理研究电磁感应现象综合题

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，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，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为、导轨左端接有阻值为的电阻，质量为的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。

（1）求导体棒所达到的恒定速度；
（2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？
（3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？
（4）若时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其关系如图（）所示，已知在时刻导体棒瞬时速度大小为，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。

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，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？

（05天津理综卷）图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10^-3kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R₁。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s²，试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R₂。

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。

（07。广东物理卷）如图（a）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B₀，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B（t），如图（b）所示，两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路。从金属棒下滑开始计时，经过时间t₀滑到圆弧底端。设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。
（1）问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？
（2）求0到时间t₀内，回路中感应电流产生的焦耳热量。
（3）探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B₀的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向。

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。

在如图所示的水平导轨上（摩擦、电阻忽略不计），有竖直向下的匀强磁场，磁感强度B，导轨左端的间距为L₁=4l₀，右端间距为l₂=l₀。今在导轨上放置ACDE两根导体棒，质量分别为m₁=2m₀，m₂=m₀，电阻R₁=4R0，R₂=R₀。若AC棒以初速度V₀向右运动，求AC棒运动的过程中产生的总焦耳热Q_AC，以及通过它们的总电量q。

如图所示，用横载面积为S的铜导线，弯成半径为r的闭合半圆形，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，且直边与磁场方向垂直，设铜的电阻率为ρ，当半圆环以转速n绕半圆的直边匀速转动时，求铜半球t秒内产生的热量.

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。

（06江苏物理卷）如图所示，顶角θ=45°，的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v₀沿导轨MON向左滑动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r。导体棒与导轨接触点的a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时，导体棒位于顶角O处，求：

（1）t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。
（2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。
（3）导体棒在0～t时间内产生的焦耳热Q。
（4）若在t₀时刻将外力F撤去，导体棒最终在导轨上静止时的坐标x。

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？

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？