高中物理综合题

如图所示，在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中，长为0.5 m的导体棒AB在金属框架上以10 m/s的速度向右滑动，R₁=R₂="20" Ω，其他电阻不计，则流过导体棒AB的电流是A.

一个匝数为1 000的金属圈所包围的面积为0.25 m²的闭合线圈平面与均匀分布的磁场的磁感线方向垂直，该磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图16-2-16所示，画出0—4×10^-2 s内的感应电动势的图象，标明感应电动势的大小.

图16-2-16

由两个用同种材料、同样粗细的导线制成的圆环a和b，其半径之比r_a∶r_b=2∶1,如图16-2-15所示.当充满b环圆面的匀强磁场随时间均匀变化时，求a、b环中感应电流之比为多少.

图16-2-15

如图16-2-10所示，两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面.两导轨间距为l，左端接一电阻R，右端接一电容器C，其余电阻不计.长为2l的导体棒ab如图所示放置.从ab与导轨垂直开始，以a为圆心沿顺时针方向以角速度ω匀速旋转90°的过程中，通过电阻R的电荷量是多少？

图16-2-10

如图16-2-15,面积为0.2 m²的100匝线圈处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,已知磁感应强度随时间变化规律为B=2+0.2t(T),定值电阻R₁="6" Ω,线圈电阻R₂="4" Ω,试分析:

图16-2-15
(1)磁通量变化率(),回路感应电动势(E);
(2)a、b两点间电压U_ab.

如图9-3-27所示，两足够长且间距L＝1 m的光滑平行导轨固定于竖直平面内，导轨的下端连接着一个阻值R＝1 Ω的电阻.质量为m＝0.6 kg的光滑金属棒MN靠在导轨上，可沿导轨滑动且与导轨接触良好，整个导轨处在空间足够大的垂直于平面向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝1 T.现用内阻R＝1 Ω的电动机牵引金属棒MN，使其从静止开始运动直到获得稳定速度，若上述过程中电流表和电压表的示数始终保持1 A和8 V不变（金属棒和导轨的电阻不计，重力加速度g取10 m/s²），求：

图9-3-27
（1）电动机的输出功率；
（2）金属棒获得的稳定速度的大小；
（3）若金属棒从静止开始运动到获得稳定速度的过程中，棒上升的高度为1 m，该过程中电阻R上产生的电热为0.7 J，求此过程经历的时间.

均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图12-3-22所示.线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界面平行.当cd边刚进入磁场时，

图12-3-22
(1)求线框中产生的感应电动势大小；
(2)求cd两点间的电势差大小；
(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件.

如图所示，半径为r的金属圆环，绕通过某直径的轴OO′以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时，求在转过30°角的过程中，环中产生的感应电动势是多大？

长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，如图所示.求ab两端的电势差.

如图9-3-28甲所示，足够长的金属导轨MN和PQ与一阻值为R的电阻相连，平行地放在水平桌面上，质量为m的金属杆可以无摩擦地沿导轨运动.导轨与ab杆的电阻不计，导轨宽度为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过整个导轨平面.现给金属杆ab一个初速度v₀，使ab杆向右滑行.回答下列问题：

图9-3-28
（1）简述金属杆ab的运动状态，并在图乙中大致作出金属杆的v-t图象；
（2）求出回路的最大电流值I_m并指出电流流向；
（3）当滑行过程中金属杆ab的速度变为v时，求杆ab的加速度a；
（4）电阻R上产生的最大热量Q.

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

如图9-3-14所示，在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨上端跨接一阻值为R的电阻（导轨电阻不计）.两金属棒a和b的电阻均为R，质量分别为m_a=2×10^-2 kg和m_b=1×10^-2 kg，它们与导轨相连，并可沿导轨无摩擦滑动.闭合开关S，先固定b，用一恒力F向上拉a，稳定后a以v₁="10" m/s的速度匀速运动，此时再释放b，b恰好保持静止，设导轨足够长，取g="10" m/s².

图9-3-14
（1）求拉力F的大小；
（2）若将金属棒a固定，让金属棒b自由滑下（开关仍闭合），求b滑行的最大速度v₂.

有一面积为100 cm²的金属环，电阻为0.1 Ω，环中磁场变化规律如下图所示，且磁场方向垂直于环面向里.在t₁到t₂这段时间内，环中流过的电荷量是多少？

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)

如图所示，倾斜的金属导轨和水平的金属导轨接在一起，各自的两条平行轨道之间距离都为d，倾斜导轨与水平面间的夹角为30°，在倾斜导轨的区域有垂直于轨道平面斜向上的匀强磁场，在水平导轨的区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小都为B，倾斜导轨上放有金属棒a，在紧靠两导轨连接处的水平导轨上放有金属棒b，a、b都垂直于各自的轨道，质量均为m，a、b与水平的金属导轨间的动摩擦因数是μ，倾斜的金属导轨光滑。倾斜轨道间接有电阻R，a、b的电阻值都是R，其余电阻不计。

开始时a固定，b静止，且a距水平导轨平面的高度为h，现释放a，同时给a一个平行于倾斜导轨向下的初速度，a就在倾斜导轨上做匀速运动，经过两导轨的连接处时速度大小不变，在此过程中b仍然静止，滑上水平导轨后即与b金属棒粘在一起在水平导轨上运动距离L后静止。求：
(1)在倾斜导轨上匀速运动的速度v₀大小。
(2)a在倾斜导轨上运动的过程中，电阻R上产生的热量Q₁是多大?
(3)a、b一起在水平导轨上运动的过程中，电阻R上产生的热量Q₂是多大?