高中物理法拉第电磁感应定律计算题

如图所示，两光滑平行导轨的间距为L=2m，左端连接一阻值为R=40Ω的电阻；把该装置垂直于磁场、放入磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中。在导轨上放一电阻为r=10Ω的导体棒，导体棒与导轨接触良好;若在一拉力F的作用下，导体棒以v=10m/s的速度匀速向右运动，

求：（1）导体棒上产生的感应电动势为多少？
（2）电路中的感应电流多大？电路中电流的方向如何（顺时针或逆时针）？
（3）拉力F的值为多大？

如图所示。竖直放置的间距为L的两平行光滑导轨，上端连接一个阻值为R的电阻，在导轨的MN位置以下有垂直纸面向里的磁场，在MN处的磁感应强度为B₀，在MN下方的磁场沿Y轴方向每单位长度磁感应强度减少kT。现有一质量为m，电阻也是R的金属棒，从距离MN为h的上方紧贴导轨自由下落，然后进入磁场区域继续下落h的过程中，能使得电阻R上的电功率保持不变（不计一切摩擦）求：

（1）电阻R上的电功率；
（2）从MN位置再下降h时，金属棒的速度v；
（3）从MN位置再下降h所用的时间t。

如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.30m．导轨电阻忽略不计，其间接有定值电阻R=0.40导轨上停放一质量为m="0.10" kg、电阻r="0.20" 的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始做匀加速直线运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，电脑屏幕描绘出U随时间t的关系如图乙所示．求：
（1）金属杆加速度的大小；
（2）第2s末外力的瞬时功率，

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？

如下图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d＝0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R＝2Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值R_L＝4Ω的小灯泡L连接．在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长L＝2m，有一阻值r＝2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处．CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化规律如下图乙所示．在t＝0到t＝4s内，金属棒PQ保持静止；在t＝4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动．已知从t＝0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，试求：

⑴通过小灯泡的电流；
⑵金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小．

如图所示，两块很薄的金属板之间用金属杆固定起来使其平行正对，两个金属板完全相同、且竖直放置，金属杆粗细均匀、且处于水平状态。已知两个金属板所组成的电容器的电容为C，两个金属板之间的间距为d，两个金属板和金属杆的总质量为m。整个空间存在一个水平向里的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度为B，磁场方向垂直金属杆，且和金属板平行。现在使整个装置从静止开始在该磁场中释放。重力加速度大小为g。试通过定量计算判断，该装置在磁场中竖直向下做什么运动？

(9分)如图所示，水平放置的导体框架，宽L＝0.5 m，接有电阻R＝0.3Ω，整个装置处于垂直框架平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4 T．一导体棒ab垂直框边跨放在框架上，并能无摩擦地在框架上滑动，已知导体棒ab的电阻为，框架的电阻均不计．当ab以v＝5.0 m/s的速度向右匀速滑动时，求：

（1）ab棒中产生的感应电流的大小和方向；
（2）维持导体棒ab做匀速运动的外力F的大小。

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？

光滑绝缘水平面上方有两个方向相反的水平方向匀强磁场，竖直虚线为其边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B₁=B，B₂=3B，竖直放置的正方形金属线框边长为l、电阻为R、质量为m，线框通过一绝缘细线与套在光滑竖直杆上的质量为M的物块相连，滑轮左侧细线水平。开始时，线框与物块静止在图中虚线位置且细线水平伸直。将物块由图中虚线位置由静止释放，当物块下滑h时速度大小为v₀，此时细线与水平夹角=30°，线框刚好有一半处于右侧磁场中。（已知重力加速度g，不计一切摩擦）求：

（1）此过程中通过线框截面的电荷量q；
（2）此时安培力的功率；
（3）此过程在线框中产生的焦耳热Q。

(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．

(18分)如图所示，竖直平面内有无限长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均为L=0.5m，上方连接一个阻值R=1Ω的定值电阻，虚线下方的区域内存在磁感应强度B=2T的匀强磁场．完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上，金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好，电阻均为r=0.5Ω．将金属杆1固定在磁场的上边缘（仍在此磁场内），金属杆2从磁场边界上方h₀=0.8m处由静止释放，进入磁场后恰作匀速运动．(g取10m/s²)求：

（1）金属杆的质量m为多大？
（2）若金属杆2从磁场边界上方h₁=0.2m处由静止释放，进入磁场经过一段时间后开始匀速运动．在此过程中整个回路产生了1.4J的电热，则此过程中流过电阻R的电量q为多少？
（3）金属杆2仍然从离开磁场边界h₁=0.2m处由静止释放，在金属杆2进入磁场的同时由静止释放金属杆1，两金属杆运动了一段时间后均达到稳定状态，试求两根金属杆各自的最大速度．（已知两个电动势分别为E₁、E₂不同的电源串联时，电路中总的电动势E=E₁+E₂．）

如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上．初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v₀.整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行．

（1）求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向
（2）当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a
（3）导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为E_p，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q

如图所示，两根间距L=1m、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd水平放置，一端与阻值R＝2Ω的电阻相连。质量m=1kg的导体棒ef在外力作用下沿导轨以v=5m/s的速度向右匀速运动。整个装置处于磁感应强度B=0.2T的竖直向下的匀强磁场中。求：

(1)感应电动势大小；
(2)回路中感应电流大小；
(3)导体棒所受安培力大小。

矩形线圈abcd，长ab="20cm" ,宽bc="10cm," 匝数n=200,每匝线圈电阻R= 0.25Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如图所示，求

（1）线圈回路的感应电动势
（2）在t=0.3s时线圈ab边所受的安培力的大小

如图甲所示，光滑绝缘水平面上，磁感应强度B=2T的匀强磁场以虚线MN为左边界，MN的左侧有一质量m=0.1kg，bc边长L₁=0.2m，电阻R=2Ω的矩形线圈abcd。t=0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间1 s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1s，线圈恰好完全进入磁场。整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示．求：

（1）求线圈bc边刚进入磁场时的速度v₁；
（2）写出第2 s内变力F随时间t变化的关系式;
（3）若从开始运动到线圈完全进入磁场，线圈中产生的热量为0.0875J，求此过程拉力所做的功。