高中物理-法拉第电磁感应定律综合问题

高中物理-法拉第电磁感应定律综合问题

1、如图甲所示，面积为0.1 m2的10匝线圈EFG处在某磁场中，t＝0时，磁场方向垂直于线圈平面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．已知线圈与右侧电路接触良好，电路中的电阻R＝4 Ω，电容

C＝10 μF，线圈EFG的电阻为1 Ω，其余部分

电阻不计．当开关S闭合，电路稳定后，在t1

＝0.1 s至t2＝0.2 s这段时间内( )

A．电容器所带的电荷量为6×10－5 C

B．通过R的电流是2.5 A，方向从b到a

C．通过R的电流是2 A，方向从a到b

D．R消耗的电功率是0.16 W

2、如图所示，有两根与水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长．空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度v m，则( )

A．如果B变小，v m将变大

B．如果α变小，v m将变大

C．如果R变小，v m将变大

D．如果m变小，v m将变大

3、如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab 棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中( )

A．运动的平均速度大小为

1

2

v

B．下滑位移大小为

qR

BL

C．产生的焦耳热为qBLv

D．受到的最大安培力大小为

B2L2v

R

sinθ

4、法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究．实验装置的示意图可用图表示，两块面积均为S的矩形金属板平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d.水流速度处处相同，大小为v，方向水平，金属板与水流方向平行．地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为ρ，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和开关S连接到两金属板上，忽略边缘效应．求：

(1)该发电装置的电动势；

(2)通过电阻R的电流；

(3)电阻R消耗的电功率．

5、如图所示，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计．在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡．整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直．现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放．金属棒下落过程中保持水平，且

与导轨接触良好．已知某时刻后两灯泡保持正常发光．重力加

速度为g.求：

(1)磁感应强度的大小；

(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率．

6、如图甲所示为两根平行放置的相距L＝0.5 m且足够长的固定金属直角导轨，一部分水平，另一部分竖直．质量均为m＝0.5 kg的金属细杆ab、cd始终与导轨垂直且接触良好形成闭合回路，水平导轨与ab杆之间的动摩擦因数为μ，竖直导轨光滑．ab与cd之间用一根足够长的绝缘细线跨过定滑轮相连，每根杆的电阻均为R＝1 Ω，其他电阻不计．整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．现用一平行于水平导轨的恒定拉力F作用于ab杆，使之从静止开始向右运动，ab杆最终将做匀速运动，且在运动过程中，cd杆始终在竖直导轨上运动．当改变拉力F的大小时，ab杆相对应的匀速运动的速度v的大小也随之改变，F与v的关系图线如图乙所示．不计细线与滑轮之间的摩擦和空气阻力，g取10 m/s2.求：

(1)ab杆与水平导轨之间的动摩擦因数μ和磁感应强度B各为多大？

(2)若ab杆在F＝9 N的恒力作用下从静止开始向右运动8 m后达到匀速状态，则在这一过程中整个回路产生的焦耳热为多少？7、如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻．导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触．斜面上水平虚线PQ以下区域内存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场．现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止．当a 棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨．当a棒再次滑回到磁

场上边界PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下运动．已知a棒、

b棒和定值电阻的阻值均为R，b棒的质量为m，重力加速度

为g，导轨电阻不计．求：(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动

的过程中，a棒中的电流I a与定值电阻R中的电流I R之比；

(2)a棒质量m a；

(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F.

8、如图所示，间距l＝0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内．在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4 T、方向竖直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场．电阻R ＝0.3 Ω、质量m1＝0.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S 杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩

擦滑动且始终接触良好．一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2＝0.05 kg的小环．已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动．不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长．取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：

(1)小环所受摩擦力的大小；

(2)Q杆所受拉力的瞬时功率．

9、如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨间距d＝0.5 m，导轨右端连接一阻值R＝4 Ω的小灯泡L.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，CF长为2 m．在t＝0时刻，电阻为1 Ω的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨

向右运动．金属棒从图中位置运动到EF位置的整

个过程中，小灯泡的亮度始终没有发生变化．求：

(1)通过小灯泡的电流；

(2)恒力F的大小；

(3)金属棒的质量．10、如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m＝0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀

强磁场中，磁感应强度B＝0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的

力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静

止．取g＝10 m/s2，问：

(1)通过棒cd的电流I是多少？方向如何？

(2)棒ab受到的力F为多大？

(3)棒cd每产生Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？