高中物理

如图12-60所示,边长L="2.5" m、质量m="0.50" kg的正方形金属线框,放在磁感应强度B="0.80" T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合.在力F作用下由静止开始向左运动,在5.0 s内从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图12-61所示.已知金属线框的总电阻R="4.0" Ω.
          
图12-60                 图12-61
(1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流方向,并在图中标出.
(2)t="2.0" s时金属线框的速度和力F的大小.
(3)已知在5.0 s内力F做功1.92 J,那么金属线框从磁场拉出的过程中,线框中产生的焦耳热是多少?

来源:电磁感应综合测试
  • 更新:2020-03-18
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如图12-59所示,MN、PQ是两根足够长固定的平行金属导轨,其间距为L,导轨平面与水平面的夹角为α.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的M、P端连接一阻值为R的电阻,一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止释放沿导轨下滑,已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ.

图12-59
(1)分析ab棒下滑过程中的运动性质,画出其受力示意图.
(2)求ab棒的最大速度.

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如图3-6-14所示,在倾角为30°的斜面上,固定两条无限长的平行光滑导轨,一个匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度B="0.4" T,导轨间距L="0.5" m.两根金属棒ab、cd平行地放在导轨上,金属棒质量mab="0.1" kg,mcd="0.2" kg,两金属棒总电阻r="0.2" Ω,导轨电阻不计.现使金属棒ab以v="1.5" m/s的速度沿斜面向上匀速运动,求:

图3-6-14
(1)金属棒cd的最大速度;
(2)在cd有最大速度时,作用在金属棒ab上的外力做功的功率.

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在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图12-64所示.在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好.空间中存在竖直向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B.将开关S1闭合,S2断开,电压表和电流表的示数分别为U1和I1,金属棒仍处于静止状态;再将开关S2闭合,电压表和电流表的示数分别为U2和I2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直.设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ.忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g.求:

图12-64
(1)金属棒到达NQ端时的速度大小;
(2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量.

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如图所示,平行水平面放置的导轨上连有电阻R,处于垂直轨道平面的匀强磁场中.今从静止起用力拉金属棒ab,若拉力恒定,经过时间t1后ab速度为v,加速度为a1,最终速度可达2v;若改用功率恒定的拉力作用,经过时间t2后ab的速度也为v,加速度为a2,最终速度也可达2v.求a1∶a2的值.(导轨光滑,摩擦不计)

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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′的瞬间(如下图所示)MN中的电动势和流过灯L1的电流;

(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,求L1的功率.

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如图12-63所示,ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1 m,导轨左端连接一个R=2 Ω的电阻,将一根质量为0.2 kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感应强度为B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动.试解答以下问题.

图12-63
(1)若施加的水平外力恒为F=8 N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18 W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18 W,则从金属棒开始运动到速度v3=2 m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6 J,则该过程所需的时间是多少?

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甲为某同学研究自感现象的实验电路图,用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流.电路中电灯的电阻R1="6.0" Ω,定值电阻R="2.0" Ω,AB间电压U="6.0" V.开关S原来闭合,电路处于稳定状态.在t1=1.0×10-3 s时刻断开开关S,此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化图线如图乙所示.

图甲

图乙
(1)求出线圈L的直流电阻RL
(2)在图甲中用箭头标出断开开关后瞬间通过电灯R1的电流方向;
(3)在t2=1.6×10-3 s时刻,线圈L中的感应电动势的大小是多少?

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如图9-3-22所示,宽0.5 m的导轨上放一电阻R0=0.1 Ω的导体棒,并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2 kg的重物,轨道左端连接的电阻R=0.4 Ω,图中的l=0.8 m.竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,并且以在变化.水平导轨电阻不计,且不计摩擦阻力.求至少经过多长时间才能吊起重物?

图9-3-22

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如图12-12所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ,水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置,金属棒从O点开始以加速度a向右运动,求t秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是____________________.

图12-12

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如图所示是利用高频交流焊接自行车零件的原理图,其中外圈A是通过高频交流电的线圈,B是自行车的零件,a是待焊接的接口,焊口两端接触在一起。当A中通有交变电流时,B中会产生感应电流,使得接口处的金属融化而焊接起来

问:(1)为什么在其他条件不变的情况下,交变电流的频率越高,焊接得越快?
(2)为什么焊接过程中,接口a处已经融化而零件的其他部分并不很热?

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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。

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如下图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l.匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B.两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1、R2.两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数皆为μ.已知杆1被外力拖动,以恒定的速度v0沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略.求此时杆2克服摩擦力做功的功率.

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电磁炉专用平底锅的锅底和锅壁均由耐高温绝缘材料制成.起加热作用的是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环.导电环所用的材料单位长度的电阻R=0.125π Ω/m,从中心向外第n个同心圆环的半径为rn=(2n-1)r1(n为正整数且n≤7),已知r1="1.0" cm.当电磁炉开启后,能产生垂直于锅底方向的变化磁场,已知该磁场的磁感应强度B的变化率为,忽略同心导电圆环电流之间的相互影响.
(1)求出半径为rn的导电圆环中产生的感应电动势瞬时表达式;
(2)半径为r1的导电圆环中感应电流的最大值I1m是多大?(计算中可取π2=10)
(3)若不计其他损失,所有导电圆环的总功率P是多大?

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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Uab
(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。

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高中物理研究电磁感应现象综合题