高二物理之电磁感应综合题练习(附答案)

电磁感应三十道新题(附答案)

一．解答题（共30小题）

１.如图所示，MN和PＱ是平行、光滑、间距Ｌ=0.１m、足够长且不计电阻的两根竖直固定金属杆，其最上端通过电阻Ｒ相连接，R=0.5Ω．R两端通过导线与平行板电容器连接,电容器上下两板距离d=lm.在Ｒ下方一定距离有方向相反、无缝对接的两个沿水平方向的匀强磁场区域I和Ⅱ,磁感应强度均为B=2T,其中区域I的高度差ｈ1＝３m，区域Ⅱ的高度差h2＝lｍ.现将一阻值r=０.５Ω、长l=0.lm的金属棒ａ紧贴MＮ和PＱ,从距离区域I上边缘h=5m处由静止释放；a进入区域I后即刻做匀速直线运动，在a进入区域I的同时,从紧贴电容器下板中心处由静止释放一

带正电微粒A．微粒的比荷=20C/kｇ,重力加速度g=１0m/s2．求

(1)金属棒a的质量M;

（2）在ａ穿越磁场的整个过程中,微粒发生的位移大小x；

（不考虑电容器充、放电对电路的影响及充、放电时间)

2．如图（甲)所示，MＮ、ＰQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0．5ｍ，导轨左端连接一个阻值为2Ω的定值电阻R，将一根质量为０.2ｋｇ的金属棒cｄ垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒cd 的电阻r＝２Ω，导轨电阻不计，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=２T．若棒以１m/ｓ的初速度向右运动,同时对棒施加水平向右的拉力Ｆ作用,并保持拉力的功率恒为4W,从此时开始计时,经过2s金属棒的速度稳定不变,图(乙)为安培力与时间的关系图象.试求：

(1）金属棒的最大速度；

（２）金属棒的速度为3ｍ／s时的加速度;

（3）求从开始计时起2s内电阻R上产生的电热．

3．如图（甲)所示的轮轴，它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动．轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一重物，另一端系一质量为m的金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨ＰQ、ＥF，在ＱF之间连接有阻值为R的电阻，其余电阻不计,磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端,将质量为M的重物由静止释放，重物最终能匀速下降．运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，忽略所有摩擦．

（1)重物匀速下降的速度ν的大小是多少？

(2)对一定的磁感应强度B，重物的质量M取不同的值，测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出v﹣M实验图线．图（乙）中画出了磁感应强度分别为Ｂ1和B2时的两条实验图线,试根据实验结果计算Ｂ１和B２的比值．(3）若Ｍ从静止到匀速的过程中下降的高度为h，求这一过程中R上产生的焦耳热．

４.如图,电阻不计且足够长的Ｕ型金属框架放置在倾角θ=３7°的绝缘斜面上,该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝0.5T．质量m=0.1ｋg、电阻R=０.4Ω的导体棒ab垂直放在框架上,从静止开始沿框架无摩擦下滑，与框架接触良好.框架的质量M=0.2ｋg、宽度ｌ=0.4m，框架与斜面间的动摩擦因数μ=0.6，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10ｍ／ｓ2,ｓin37°=0．６,cos37°=0．8.

（1)若框架固定,求导体棒的最大速度v m;

(２）若框架固定,棒从静止开始下滑5．7５m时速度v＝5ｍ/s，求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电量q;

（３）若框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度v1.

5．如图所示，竖直平面被分为足够长的Ｉ、II两个区域,这两个区域有垂直于竖直平面向里的匀强磁场,磁感应强度均为B．I区固定有竖直放置的平行金属薄板Ｋ、Ｋ′，极板间距离为d.II区用绝缘装置竖直固定两根电阻可忽略的

金属导轨，导轨间距离为ｌ，且接有阻值为R的电阻,导轨与金属板用导线相连.电阻为r、长为l的导体棒与导轨接触良好，在外力作用下沿导轨匀速向上运动.一电荷量为q、质量为m的带负电的小球从靠近金属板K的A处射入Ｉ区，射入时速度在竖直平面内且与Ｋ板夹角为４５°,在板间恰能做直线运动．(重力加速度为ｇ)

（１）求导体棒运动的速度v1；

(2)若只撤去I区磁场,其它条件不变，要使小球刚好到达Ｋ′板上正对A的位置Ａ′，极板间距离d应满足什么条件？

6.如图所示，两根水平的金属光滑平行导轨，其末端连接等高光滑的圆弧，其轨道半径为r、圆弧段在图中的ｃ

ｄ和ａb之间,导轨的间距为L，轨道的电阻不计．在轨道的顶端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为Ｂ.现有一根长度稍大于Ｌ、电阻不计,质量为m的金属棒，从轨道的水平位置ef开始在拉力作用下,从静止匀加速运动到cd的时间为t0，调节拉力使金属棒接着沿圆弧做匀速圆周运动至ab处，已知金属棒在eｆ和cd之间运动时的拉力随时间图象如图（其中图象中的F0、ｔ0为已知量）,求:

（1）金属棒做匀加速的加速度；

（2）金属棒从ｃd沿圆弧做匀速圆周运动至ab的过程中，拉力做的功．

7.如图所示,水平面上两平行光滑金属导轨间距为L，左端用导线连接阻值为R的电阻．在间距为ｄ的虚线MN、PQ之间,存在方向垂直导轨平面向下的磁场,磁感应强度大小只随着与MN的距离变化而变化．质量为m、电阻为ｒ的导体棒ab垂直导轨放置,在大小为Ｆ的水平恒力作用下由静止开始向右运动，到达虚线MN时的速度为ｖ0．此后恰能以加速度a在磁场中做匀加速运动．导轨电阻不计,始终与导体棒电接触良好.求:

（1）导体棒开始运动的位置到ＭN的距离x;

（2)磁场左边缘MＮ处的磁感应强度大小B；

(3）导体棒通过磁场区域过程中,电阻R上产生的焦耳热Q R.

８．如图所示，MＮ、PQ为竖直放置的两根足够长平行光滑导轨，相距为ｄ＝0．5m,M、P之间连一个R=1.5Ω的电阻，导轨间有一根质量为ｍ=０.2kｇ，电阻为ｒ=0.5Ω的导体棒EF，导体棒ＥF可以沿着导轨自由滑动,滑动过程中始终保持水平且跟两根导轨接触良好．整个装置的下半部分处于水平方向且与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B=2T.取重力加速度g=10ｍ/s2，导轨电阻不计．

(1）若导体棒EF从磁场上方某处沿导轨下滑,进入匀强磁场时速度为ｖ=2m／s,

a．求此时通过电阻R的电流大小和方向;

b．求此时导体棒EF的加速度大小;

(2）若导体棒EＦ从磁场上方某处由静止沿导轨自由下滑,进入匀强磁场后恰好做匀速直线运动,求导体棒EF开始下滑时离磁场的距离.

9.如图甲所示,一对光滑的平行导轨(电阻不计)固定在同一水平面,导轨足够长且间距L=0.5m,左端接有阻值为Ｒ＝4Ω的电阻，一质量为m＝1kg长度也为L的金属棒MN放置在导轨上，金属棒ＭＮ的电阻r=１Ω，整个装置置于方向竖直向上的匀强磁场中，金属棒在水平向右的外力F的作用下由静止开始运动，拉力Ｆ与金属棒的速率的倒数关系如图乙．求:

（１）v=5m/ｓ时拉力的功率；

（2）匀强磁场的磁感应强度；

（３）若经过时间t=4s金属棒达到最大速度，则在这段时间内电阻Ｒ产生的热量为多大？