高中物理电磁感应难题集

高中物理电磁感应难题集

1．（2015•青浦区一模）如图甲所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN，

导轨的电阻均不计．导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=4Ω的电阻．有

一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为B0=1T．将一根质量为m=0.05kg

的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好．现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度，已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C，且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示，设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行．（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）．求：

（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数μ

（2）cd离NQ的距离s

（3）金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量

（4）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，为使金属棒中不产生感应电流，则磁感应强度B应怎样随时间t变化（写出B与t的关系式）．

2．（2015•潍坊校级模拟）如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为L．导轨上端接有一平行板电容器，电容为C．导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面．在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触．已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g．忽略所有电阻．让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：

（1）电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；

（2）金属棒的速度大小随时间变化的关系．

3．（2014秋•西湖区校级月考）如图，一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面（纸面）．在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域，在圆上

的b点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直．圆心O到直线的距离为．现将磁场换为平行于纸面且垂

直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域，也在b点离开该区域．若磁感应强度大小为B，不计重力，求电场强度的大小．

4．（2014•秦州区校级模拟）如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成53°夹角固定放置，导轨间连接一阻值为6Ω的电阻R，导轨电阻忽略不计．在两平行虚线m、n间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场．导体棒a的质量为m a=0.4kg，电阻R a=3Ω；导体棒b的质量为m b=0.1kg，电阻R b=6Ω；它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好．a、b从开始相距L0=0.5m处同时将它们由静止开始释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时，a正好进入磁场（g取10m/s2，不计a、b之间电流的相互作用）．求：

（1）当a、b分别穿越磁场的过程中，通过R的电荷量之比；

（2）在穿越磁场的过程中，a、b两导体棒匀速运动的速度大小之比；

（3）磁场区域沿导轨方向的宽度d为多大；

（4）在整个过程中，产生的总焦耳热．

5．（2014•郫县校级模拟）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，其间连接有固定电阻R=0.40Ω．导轨上停放一质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω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．用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t 变化的关系如图乙所示．

（1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；

（2）求第2s末外力F的瞬时功率；

（3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功W=0.35J，求金属杆上产生的焦耳热．

6．（2014•赣州二模）相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量为m1=1kg的金属棒ab和质量为m2=0.27kg 的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图（a）所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同．ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75，两棒总电阻为1.8Ω，导轨电阻不计．ab棒在方向竖直向上，大小按图（b）所示规律变化的外力F作用下，从静止开始，沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放．

（1）指出在运动过程中ab棒中的电流方向和cd棒受到的安培力方向；

（2）求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小；

（3）已知在2s内外力F做功40J，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；

（4）判断cd棒将做怎样的运动，求出cd棒达到最大速度所需的时间t0，并在图（c）中定性画出cd棒所受摩擦力f cd随时间变化的图象．

7．（2014•广东模拟）如图所示，有一足够长的光滑平行金属导轨，电

阻不计，间距L=0.5m，导轨沿与水平方向成θ=30°倾斜放置，底部连

接有一个阻值为R=3Ω的电阻．现将一根长也为L=0.5m质量为

m=0.2kg、电阻r=2Ω的均匀金属棒，自轨道顶部静止释放后沿轨道自

由滑下，下滑中均保持与轨道垂直并接触良好，经一段距离后进入一垂

直轨道平面的匀强磁场中，如图所示．磁场上部有边界OP，下部无边

界，磁感应强度B=2T．金属棒进入磁场后又运动了一段距离便开始做

匀速直线运动，在做匀速直线运动之前这段时间内，金属棒上产生了

Q r=2.4J的热量，且通过电阻R上的电荷量为q=0.6C，取g=10m/s2．求：

（1）金属棒匀速运动时的速v0；

（2）金属棒进入磁场后，当速度v=6m/s时，其加速度a的大小及方向；

（3）磁场的上部边界OP距导轨顶部的距离S．

8．（2013春•莲湖区校级期末）如图，一直导体棒质量为m、长为l、电阻为

r，其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左

侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，

磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面．开始时，给导体棒一

个平行于导轨的初速度v0．在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I保持恒定．导体棒一直在磁场中运动．若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率．

9．（2013•上海）如图，两根相距l=0.4m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R=0.15Ω的电阻相连．导轨x＞0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场，其方向与导轨平面垂直，变化率k=0.5T/m，x=0处磁场的磁感应强度B0=0.5T．一根质量m=0.1kg、电阻r=0.05Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直．棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右运动，运动过程中电阻上消耗的功率不变．求：

（1）电路中的电流；

（2）金属棒在x=2m处的速度；

（3）金属棒从x=0运动到x=2m过程中安培力做功的大小；

（4）金属棒从x=0运动到x=2m过程中外力的平均功率．