高中物理磁通量计算题

(18分)如图所示，倾斜角θ=30°的光滑倾斜导体轨道（足够长）与光滑水平导体轨道连接．轨道宽度均为L=1m，电阻忽略不计．匀强磁场I仅分布在水平轨道平面所在区域，方向水平向右，大小B1=1T；匀强磁场II仅分布在倾斜轨道平面所在区域，方向垂直于倾斜轨道平面向下，大小B2=1T．现将两质量均为m=0.2kg，电阻均为R=0.5Ω的相同导体棒ab和cd，垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上，并同时由静止释放．取g=10m/s2．

（1）求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小；
（2）若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中，ab棒产生的焦耳热Q=0.45J，求该过程中通过cd棒横截面的电荷量；
（3）若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h=10m，cd棒由静止释放后，为使cd棒中无感应电流，可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化，将cd棒开始运动的时刻记为t=0，此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0=1T，试求cd棒在倾斜轨道上下滑的这段时间内，磁场Ⅱ的磁感应强度B随时间t变化的关系式．

如图，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度打下B ₁随时间t的变化关系为 $B_1=\mathit{kt}$ ，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B ₀ ， 方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t ₀时刻恰好以速度v ₀越过MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求

（1）在 $t=0$ 到 $t=t_0$ 时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；

（2）在时刻 $t（t>t_0）$ 穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。

一电阻为R的金属圆环，放在匀强磁场中，磁场与圆环所在平面垂直，如图(a)所示.已知通过圆环的磁通量随时间t的变化关系如图(b)所示，图中的最大磁通量Φ₀和变化周期T都是已知量，求：在t＝0到t＝2T的时间内，金属圆环所产生的电热Q.

(14分)如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B₀，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．

桌面上放着一个单匝矩形线圈，线圈中心上方一定高度上有一竖直的条形磁铁，此时线圈内的的磁通量为0.04Wb。把条形磁铁竖直放在线圈内的桌面上时，线圈内的磁通量为0.12Wb.分别计算以下两个过程中线圈中的感应电动势.

把条形磁铁从图中位置在0.4s内放到线圈内的桌面上；
换用100匝的矩形线圈，线圈面积和原单匝线圈相同，把条形
磁铁从图中位置在0.1s内放到线圈内的桌面上。

一个200匝、面积为20cm²的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05s内由0.1 T增加到0.5T，在此过程中磁通量变化了多少？磁通量的平均变化率是多少？线圈中感应电动势的大小是多少伏？

一般在微型控制电路中，由于电子元件体积很小，直接与电源连接会影响电路精准度，所以采用“磁”生“电”的方法来提供大小不同的电流。在某原件工作时，其中一个面积为S=4×10^-4m²，匝数为10匝，每匝电阻为0.02Ω的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度大小B随时间t变化的规律如图1所示。

（1）求在开始的2s内，穿过线圈的磁通量变化量；
（2）求在开始的3s内，线圈产生的热量；
（3）小勇同学做了如图2的实验：将并排在一起的两根电话线分开，在其中一根电话线旁边铺设一条两端分别与耳机连接的导线，这条导线与电话线是绝缘的，你认为耳机中会有电信号吗？写出你的观点，并说明理由。

下图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100匝、电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按下图乙所示正弦规律变化．求：

(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)电路中交流电压表的示数．

如图所示，有一U形金属导轨MNPQ，处在与它垂直的匀强磁中.有一导体棒ab在导轨上向右匀速运动，经过0. 1 s，从“1”位置运动到“2”位置.这个过程中，穿过由导轨和导体棒组成的闭合回路的磁通量从0.05Wb增加到0.15Wb。

求：(1)这段时间内通过回路的磁通量的变化量；
（2)这段时间内线圈中的感应电动势的大小。

如图所示，匀强磁场的磁感强度B=0.20T，方向沿x轴正方向，且ab=40cm，bc=30cm，ac=50cm，且abc所在平面与xOz平面平行，分别求出通过面积abod、bofc、acfd的磁通量、、

有一个100匝的线圈，总电阻为10Ω，在0.2s内垂直穿过线圈平面的磁通量从0.02Wb均匀增加到0.1Wb。问：
这段时间内线圈中产生的平均感应电动势为多少伏特？
通过线圈的平均感应电流为多少安培？

一个面积是40㎝²的导线框，垂直地放在匀强磁场中，穿过它的磁通量为0.8Wb，则匀强磁场的磁感应强度多大？若放入一个面积为100㎝²的导线框于该磁场中，并使线框的平面与磁场方向成30°角，则穿过该线框的磁通量多大？

如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，电键合上前小螺线管已插入到大螺线管中。

（1）将图中所缺的导线补接完整；
(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下，那么合上电键后将小螺线管迅速抽出时，灵敏电流计指针将向      (“左”或“右”)偏转。
解析：
(3)小螺线管插入大螺线管后，将滑动变阻器触头迅速向左移动时，灵敏电流计的指针将向
      (“左”或“右”)偏转。

如图所示，有一正方形线圈处在匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。在t = 0.5s时间内，磁通量由3Wb增加到6Wb，线圈电阻为12Ω。求：
（1）这段时间线圈中产生的热量
（2）这段时间经过线圈的电量

面积为5.0×10^-2m²的单匝矩形线圈放在磁感强度为2.0×10^-2T的匀强磁场中，若线圈平面与磁场方向垂直，求穿过线圈的磁通量多大？