高中物理法拉第电磁感应定律计算题

如图甲所示，两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1.0m，两导轨的上端接有阻值R=2.0Ω的电阻。虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁场磁感应强度为B=2.0T。现将质量m=0.10kg、电阻不计的金属杆ab，从OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触，且始终保持水平，不计导轨的电阻。已知金属杆下落h=0.30m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示（g取10m/s²）。求：

（1）金属杆刚进入磁场时的速度v₀为多大？
（2）金属杆下落了h=0.30m时的速度v为多大？
（3）金属杆下落h=0.30m的过程中，在电阻R上产生的热量Q为多少？

如图甲所示，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧范围足够大，磁场方向竖直向下．在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框， ab边长为L=0.2m．线框质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω，在水平向右的外力F作用下，以初速度v₀=1m/s一直做匀加速直线运动，外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示．以线框右边刚进入磁场时开始计时，求：

（1）匀强磁场的磁感应强度B；
（2）线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q；
（3）若线框进入磁场过程中F做功为W_F=0.27J，求在此过程中线框产生的焦耳热Q．

轻质细线吊着一质量为m=3kg，边长为L=1m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω.在框的中间位置以下区域分布着矩形匀强磁场，如图甲所示.磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示．求：

（1）请判断全过程线圈中产生的感应电流的方向？
（2）线圈的电功率；
（3）请通过定量计算说明绳子张力的变化情况，并判别是否存在轻质细线的拉力为0的时刻，并说明理由。

如图所示，平行导轨倾斜放置，倾角θ=37⁰，匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=4T，质量为m=2kg的金属棒ab垂直放在导轨上，ab与导轨平面间的动摩擦因数μ=0.25。ab的电阻r=1Ω，平行导轨间的距离L=1m， R₁=R₂=18Ω，导轨电阻不计，ab由静止开始下滑运动x=3.5m后达到匀速。sin37⁰=0.6，cos37⁰=0.8。求：

（1）ab在导轨上匀速下滑的速度多大？
（2）ab匀速下滑时ab两端的电压为多少？
（3）ab由静止到匀速过程中电阻R₁产生的焦耳热Q₁为多少？

如下图（甲）所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，导轨一端通过导线与阻值为R的电阻连接，导轨上放一质量为m的金属杆．金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场的方向竖直向下．现用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，金属杆最终将做匀速运动．当改变拉力的F大小时，金属杆相对应的匀速运动速度v也会变化，v和F的关系如右图（乙）所示．（取g="10" m/s²）

（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？
（2）若m="0.5" kg，L="0.5" m，R="0.5" Ω， 磁感应强度B为多大？

如图所示，足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置, 两导轨间的距离为L＝1.0m，导轨平面与水平面间的夹角为30⁰，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨的M、P两端连接阻值为R＝3.5Ω的电阻，金属棒ab垂直于导轨放置，金属棒ab的质量m＝0.20kg，电阻r＝0.50Ω，并与导轨保持良好接触。现在ab上作用一恒力F＝5.0N，方向垂直于ab并沿导轨平面向上，使金属棒ab由静止开始运动，在M处安装一个距离传感器(图中未画出)，可以测出金属棒ab在运动中离MP的距离与时间的该关系，如下表所示，不计导轨的电阻，取g＝10m/s²，

时间t/s	0	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
棒离MP的距离s/m	0.01	0.06	0.18	0.36	0.61	1.01	1.41

求：（1）所加磁场的磁感应强度B为多大？
（2）电阻R在0.6s内产生的热量为多少？

如图所示，图a表示，空间有一宽为2L的匀强磁场区域，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框，总电阻为R 。线框以垂直磁场边界的速度匀速通过磁场区域。在运动过程中，线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。线框刚进入磁场的位置x=0，x轴沿水平方向向右。求：

（1）cd边刚进入磁场时，ab两端的电势差，并指明哪端电势高；
（2）线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热；
（3）在b图中，画出ab两端电势差随距离变化的图像。其中。

(14分)如图，光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l，在M、P点和N、Q点间各连接一个额定电压为U、阻值恒为R的灯泡，在两导轨间efhg矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B₀，且磁场区域可以移动。一电阻也为R、长度也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上，离灯L₁足够远。现让匀强磁场在导轨间以某一恒定速度向左移动，当棒ab刚处于磁场时两灯恰好正常工作，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计。

(1)求磁场移动的速度υ₀；
(2)求在磁场区域经过棒ab的过程中整个回路产生的热量Q；
(3)若取走导体棒ab，保持磁场不移动（仍在efhg矩形区域），而是均匀改变磁感应强度，为保证两灯都不会烧坏且有电流通过，试求磁感应强度减小到零的最短时间t_min。

如图所示，相距为L的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨由两种材料组成。PG右侧部分和AD左侧部分单位长度电阻均为r₀，且AB=BC=CD=PQ=QH=GH=L。PG和AD之间的导轨电阻均不计，且AP=L。整个导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度为B。质量为m、单位长度电阻为r₀的导体棒在恒力F作用下从虚线AD处由静止开始运动，当运动了时导体棒开始匀速运动。

（1）求导体棒匀速运动时的速度大小；
（2）若导体棒运动到QH时的速度大小为v₁，试计算此时导体棒的加速度和整个过程回路中产生的焦耳热。

如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L’=1.5m，导轨平面与水平面夹角α=30⁰，导轨电阻不计。磁感应强度为B₁=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L=1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m₁=2kg、电阻为R₁=1Ω。两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为d=0.5m，定值电阻为R₂=3Ω，现闭合开关S并将金属棒由静止释放，重力加速度为g=10m/s²，试求：

（1）金属棒下滑的最大速度为多大？
（2）当金属棒下滑达到稳定状态时，R₂消耗的电功率P为多少？
（3）当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B₂=1.5T，在下板的右端且非常靠近下板的位置有一质量为m₂=6×10^―4kg、带电量为q=－2×10^-4C的液滴以初速度v水平向左射入两板间，该液滴可视为质点。要使带电粒子能从金属板间射出，初速度v应满足什么条件？（不计空气阻力）

如图所示，线框abcd的面积为0.05m²,共100匝，线框电阻为1Ω，外接一个电阻为4Ω小灯泡，匀强磁场的磁感应强度B=1/π（特斯拉）,当线框以300r/min的转速匀速转动时，

（1）若从线框处于中性面开始计时，写出感应电动势的瞬时值表达式；
（2）小灯泡两端电压；

如图所示，在高度差h="0.5" m的平行虚线范围内，有磁感强度B="0.5" T、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场，正方形线框abcd的质量m="0.1" kg、边长L="0.5" m、电阻R=0.5，线框平面与竖直平面平行，静止在位置“I”时，cd边跟磁场下边缘有一段距离。现用一竖直向上的恒力F="4.0" N向上提线框，该框由位置“I”无初速度开始向上运动，穿过磁场区，最后到达位置“II”（ab边恰好出磁场），线框平面在运动中保持与磁场方向垂直，且cd边保持水平。设cd边刚进入磁场时，线框恰好开始做匀速运动。g取10 ，求：

（1）线框进入磁场前距磁场下边界的距离H；
（2）线框由位置“I”到位置“II”的过程中，恒力F做的功是多少？线框内产生的热量又是多少？

(12分)如图甲所示，无限长的直导线与y轴重合，通有沿+y方向的恒定电流，该电流在其周围产生磁场的磁感应强度B与横坐标的倒数的关系如图乙所示(图中、均为已知量)．图甲中，坐标系的第一象限内，平行于x轴的两固定的金属导轨间距为L，导轨右端接阻值为R的电阻，左端放置一金属棒ab．ab棒在沿+x方向的拉力作用下沿导轨运动(ab始终与导轨垂直且保持接触良好)，产生的感应电流恒定不变．已知ab棒的质量为m，经过处时的速度为，不计棒、导轨的电阻．

(1)判断ab棒中感应电流的方向；
(2)求ab棒经过时的速度和所受安培力的大小．

如图所示，足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为E，内阻为r．一质量为m的导体棒ab与两导轨垂直并接触良好，整个装置处于磁感应强度为B，垂直于斜面向上的匀强磁场中，导轨与导体棒的电阻不计．

（1）若要使导体棒ab静止于导轨上，求滑动变阻器的阻值应取何值；
（2）若将滑动变阻器的阻值取为零，由静止释放导体棒ab，求释放瞬间导体棒ab的加速度；
（3）求第（2）问所示情况中导体棒ab所能达到的最大速度的大小．

如图所示，宽度为L的足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的两端连接阻值R的电阻．导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，一根质量m的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，导体棒的有效电阻也为R，导体棒与导轨间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．导体棒MN的初始位置与导轨最左端距离为L，导轨的电阻可忽略不计．

（1）若用一平行于导轨的恒定拉力F拉动导体棒沿导轨向右运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直，求导体棒最终的速度；
（2）若导体棒的初速度为，导体棒向右运动L停止，求此过程导体棒中产生的焦耳热；
（3）若磁场随时间均匀变化，磁感应强度（k>0），开始导体棒静止，从t="0" 时刻起，求导体棒经过多长时间开始运动以及运动的方向．