高中物理研究电磁感应现象综合题

如图所示，在MN边界的右侧有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间均匀增加，B随时间的变化率△B/△t=40T/s，有一正方形金属框abcd垂直磁场固定放置，一半位于磁场中，正方形金属框每一条边的边长L为10cm，每边的电阻R为1Ω，已知ab边中的感应电流方向由a向b，求：

（1）B的方向；
（2）金属框中的电流为多大
（3）db两端的电压U_db多大

如图甲所示，放置在水平桌面上的两条光滑导轨间的距离L＝1m，质量m=1kg的光滑导体棒放在导轨上，导轨左端与阻值R=4Ω的电阻相连，导轨所在位置有磁感应强度为B＝2T的匀强磁场，磁场的方向垂直导轨平面向下，现在给导体棒施加一个水平向右的恒定拉力F，并每隔0.2s测量一次导体棒的速度，乙图是根据所测数据描绘出导体棒的v－t图像，不计其它电阻.（设导轨足够长）求：

（1）力F的大小.
（2）t=1.6s时，导体棒的加速度.
（3）若1.6s内导体棒的位移X＝8m，试计算1.6s内电阻上产生的热量.

18．如图18（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R₁连接成闭合回路，线圈的半径为r₁，在线圈中半径为r₂的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18（b）所示，图线与横、纵轴的截距分别为t₀和B₀导线的电阻不计，求0至t₁时间内
（1）通过电阻R₁上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R₁上的电量q及电阻R₁上产生的热量．

 

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.

面积为0.02m²的矩形线框，在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中匀速转动，角速度为
100πrad/s，转轴与B垂直，如图，线框的电阻为2Ω，求：
（1）线框从图中位置转过90°的过程中，平均感应电动势为多大？
（2）线框转到什么位置时，感应电动势最大？最大值是多少？

电磁火箭总质量 M ,光滑竖直发射架宽 L，高H ，架处于匀强磁场 B，发射电源电动势为 E，内阻r，其他电阻合计为R，闭合 K 后，火箭开始加速上升，当火箭刚好离开发射架时，刚好到达最大速度，则求火箭能飞行的最大高度。（设重力加速度恒为g）
                                   

如图所示，空间被分层若干个区域，分别以水平线aa＇、bb＇、cc＇、dd＇为界，每个区域的高度均为h，期中区域Ⅱ存在垂直于纸面向外的匀强磁场，区域Ⅲ存在垂直于纸面向里且与区域Ⅱ的磁感应强度大小相等的匀强磁场。竖直面内有一边长为h、质量为m的正方形导体框，导体框下边与aa＇重合并由净值开始自由下落，导体框下边刚进入bb＇就做匀速直线运动，之后导体框下边越过cc＇进入区域Ⅲ，导体框的下边到达区域Ⅲ的某一位置时又开始做匀速直线运动。求：从导体框下边刚进入bb＇时到下边刚处dd＇时的过程中，导体框中产生的热量。（已知重力加速度为g，导体框始终在竖直面内运动且下边始终水平）

如图所示，水平放置的金属导轨上连有电阻R，并处在垂直于轨道平面的匀强磁场中.今从静止起用力拉金属棒ab（与轨道垂直），用以下两种方式拉金属棒.若拉力恒定，经时间t₁后ab的速度为v，加速度为a₁，最终速度可达2v；若拉力的功率恒定，经时间t₂后ab的速度也是v，加速度为a₂，最终速度可达2v.求a₁和a₂满足的关系。

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(导电环的分布如图所示)．导电环所用材料每米的电阻为0.125πΩ，从中心向外第n个同心圆环的半径为＝(2n－1)r，(n＝1，2，3，…，7)，已知＝1.0cm．当电磁炉开启后，能产生垂直于锅底方向的变化磁场，该磁场的磁感应强度B随时间的变化率为sinωt，求：

(1)半径为的导电圆环中感应电流的最大值是多大？
(2)假设导电圆环产生的热全部以波长为1.0×m的红外线光子辐射出来，那么半径为的导电圆环上每分钟辐射出的光子数是多少？
(3)若不计其他损失，所有导电圆环释放的总功率P是多大？
(以上计算中可取＝10，h＝6.6×J·s．)

现代家庭电器化越来越高，用电安全是一个十分突出的问题．


(1)下表提供了一组部分人的人体电阻平均值数据：

①表中可看出干燥时电阻大约是潮湿时电阻的________倍．
②在空格中填入对人体加220V电压后的电流值．
(2)洗衣机的外壳是金属的(有许多地方没有油漆)，如图(a)表示插头没有接地线，外壳与相线(俗称火线)接触漏电，手触及外壳，试在图中画出电流通过的路线(假设此时M为正，N为负)．图(b)表示插头中的接地线，接在洗衣机外壳，此时发生漏电，试在此图中画出电流通过的路线．
(3)电路上有规格为10A熔丝(俗称保险丝)，如图(c)用电器R的功率是150W，这时通过熔丝实际电流是多少？一个潮湿的人，手脚触电，为什么熔丝不会断(即熔丝不能救人命)？
(4)图(d)是一种触电保安器，保安器A处用相线和零线双股平行绕制成线圈，然后接到用电器，B处有一个输出线圈，一旦线圈中有电流，经放大后便能推动继电器切断电源．
试说明：①为什么多开灯不会使保安器切断电源；②为什么有人“手地”触电保安器会切断电源；③该保安器能不能为双手“相线零线”触电保安？为什么？
③若人的安全电流是25mA以下，上述哪几项是十分危险的？
 

如图所示，总质量是m的闭合线圈，静止于水平支持面上，有一狭长水平导轨垂直穿过此线圈．现有一质量为m的条形磁铁，沿导轨通过线圈．已知磁铁进入线圈前的动能为，离开线圈时的动能为．若各处的摩擦力都不计，试计算磁铁通过线圈时共产生多少热量．

光滑平行金属导轨长L＝2m，二导轨间距d＝0.5m，轨道平面与水平面的夹角为θ＝30°，导轨上端接一阻值为R＝0.5 W的电阻，其余电阻不计，轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度B＝1T．有一不计电阻的金属棒ab的质量m＝0.5kg，放在导轨最上端，如图所示．当ab棒从最上端由静止开始自由下滑，到达底端脱离轨道时，电阻R上产生的热量为Q＝1J，求：

（1）当棒的速度为v＝2 m/s时，它的加速度是多少？
（2）棒下滑的最大速度是多少？
（3）棒下滑过程中通过电阻R的最大电流是多少？

如图12.2-3，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过t时间转过120⁰角，求：（1）线框内感应电动势在时间t内的平均值。（2）转过120⁰角时感应电动势的瞬时值。

如图所示固定在匀强磁场中的正方形线框abcd，各边长为L，其中ab段是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一与ab段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上，以恒定的速度v从ad滑向bc，当PQ滑到何处时，通过PQ的电流最小？为多少？方向如何？

如图所示，Ⅰ、Ⅲ为两匀强磁场区域，Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里，Ⅲ区域的磁场方向垂直纸面向外，磁感强度为B，两区域中间为宽为s的无磁场区域Ⅱ，有一边长为L(L＞s)、电阻为R的正方形金属框abcd置于Ⅰ区域，ab边与磁场边界平行，现拉着金属框以速度v向右匀速移动。

 
(1)分别求出ab边刚进入中央无磁场区域Ⅱ和刚进入磁场区域Ⅲ时，通过ab边的电流大小和方向。
(2)把金属框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程中拉力所做的功。