电磁感应与力学综合类型题.doc

电磁感应与力学综合类型题1如图所示，两根相距l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻忽略不计MN为ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）现对MN施加一力使它沿导轨方向以速度做匀速运动用U表示MN两端电压大小，则（ A ）AU=Bl/2，流过固定电阻R的感应电流由b到dBU=Bl/2，流过固定电阻R的感应电流由d到bCU=Bl，流过固定电阻R的感应电流由b到dDU=Bl，流过固定电阻R的感应电流由d到b2、如图l，ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道，其电阻可忽略不计af之间连接一阻值为R的电阻ef为一垂直于ab和cd的金属杆，它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动ef长为l，电阻可忽略整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强度为B，当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时，杆ef所受的安培力为( A ) 3.如图所示，ABCD是固定的水平放置的足够长的U形导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上架着一根金属棒ab，在极短时间内给棒ab一个水平向右的速度，ab棒开始运动，最后又静止在导轨上，则ab在运动过程中，就导轨是光滑和粗糙两种情况相比较(A )A. 整个回路产生的总热量相等 B. 安培力对ab棒做的功相等 C. 安培力对ab棒的冲量相等 D电流通过整个回路所做的功相等4如图，AB、CD是固定的水平放置的足够长U形金属导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放一金属棒ab，给ab一个水平向右的冲量，使它以初速度v0运动起来，最后静止在导轨上，在导轨是光滑和粗糙两种情况下CA安培力对ab所做的功相等B电流通过整个回路做功相等C整个回路产生的热量相等D到停止运动时，两种情况棒运动距离相等5.如图所示，匀强磁场和竖直导轨所在面垂直，金属棒ab可在导轨上无摩擦滑动，在金属棒、导轨和电阻组成的闭合回路中，除电阻R外，其余电阻均不计，在ab下滑过程中： A.由于ab下落时只有重力做功，所以机械能守恒 B.ab达到稳定速度前，其减少的重力势能全部转化为电阻R的内能 C.ab达到稳定速度后，其减少的重力势能全部转化为电阻R的内能 D.ab达到稳定速度后，安培力不再对ab做功6如图所示，一个由金属导轨组成的回路，竖直放在宽广的水平匀强磁场中，磁场垂直于该回路所在的平面，方向向外，AC导体可紧贴光滑竖直导轨自由上下滑动，导轨足够长，回路总电阻R保持不变，当AC由静止释放后A导体AC的加速度将达到一个与阻值R成反比的极限值B导体AC的速度将达到一个与R成正比的极限值C回路中的电流将达到一个与R成反比的极限值D回路中的电功率将达到一个与R成正比的极限值【解析】匀速运动时vvm，此时有mgBIL得vmR，PR7如图所示，竖直平行导轨间距L20 cm，导轨顶端接有一电键K导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R0.4 ，质量m10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B1 T当ab棒由静止释放0.8 s后，突然接通电键，不计空气阻力，设导轨足够长求ab棒的最大速度和最终速度的大小（g取10 m/s2）【解析】 ab棒由静止开始自由下落0.8 s时速度大小为vgt8 m/s则闭合K瞬间，导体棒中产生的感应电流大小IBlv/R4 Aab棒受重力mg0.1 N因为Fmg，ab棒加速度向上，开始做减速运动，产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小，当安培力Fmg时，开始做匀速直线运动此时满足mg解得最终速度vmgR/B2l21 m/s闭合电键时速度最大为8 m/s8、如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦(1)由b向a方向看到的装置如图所示，请在图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当杆ab的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及加速度的大小； (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值解：(1)重力mg，竖直向下；支撑力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上(2)当ab杆速度为v时，感应电动势E=BLv，此时电路电流杆受到安培力根据牛顿运动定律，有： (3)当时，ab杆达到最大速度,9、如图所示，磁感应强度的方向垂直于轨道平面倾斜向下，当磁场从零均匀增大时，金属杆ab始终处于静止状态，则金属杆受到的静摩擦力将( D )A逐渐增大B逐渐减小C先逐渐增大，后逐渐减小D先逐渐减小，后逐渐增大10、如图6所示，有两根和水平方向成a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Vm ,则( BC )A如果B增大，Vm将变大 B如果a变大， Vm将变大C如果R变大，Vm将变大 D如果M变小，Vm将变大 图5 图611、如图5所示，一闭合线圈从高处自由落下，穿过一个有界的水平方向的匀强磁场区(磁场方向与线圈平面垂直)，线圈的一个边始终与磁场区的边界平行，且保持竖直的状态不变在下落过程中，当线圈先后经过位置I、时，其加速度的大小分别为a1、a2、a3( B )A a1g，a2=g，a3g Balg，a2g，a3gC a1g,a2=0,a3=g Da1g，a3g12、如图2所示两条水平虚线之间有垂直于纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场质量为m、电阻为R的正方形线圈边长为L(Ld)，线圈下边缘到磁场上边界的距离为h将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v0在整个线圈穿过磁场的全过程中(从下边缘进入磁场到上边缘穿出磁场)，下列说法中正确的是( D )A线圈可能一直做匀速运动 B线圈可能先加速后减速C线圈的最小速度一定是mgRB2 L2D线圈的最小速度一定是aBbcdH13.如图所示，具有水平的上界面的匀强磁场，磁感强度为B，方向水平指向纸内，一个质量为m，总电阻为R的闭合矩形线框abcd在竖直平面内，其ab边长为L，bc边长为h，磁场宽度大于h，线框从ab边距磁场上界面H高处自由落下，线框下落时，保持ab边水平且线框平面竖直已知ab边进入磁场以后，cd边到达上边界之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值，此时cd边距上边界为h1，求：（1）线框ab边进入磁场时的速度大小；（2）从线框ab边进入磁场到线框速度达到最大的过程中，线框中产生的热量.答案：（1）v=（2gh）1/2 （2）Q=mg（H+h+h1）m3R2g2/2B4L414.如图所示，在光滑的水平面上，有竖直向下的匀强磁场，分布在宽度为L的区域里，现有一边长为a(aA从线框开始下落到完全穿过磁场区的整个过程中：A.线框中总是有感应电流存在B.线框受到的磁场力的合力的方向有时向上，有时向下C.线框运动的方向始终是向下的D.线框速度的大小不一定总是在增加16. 如图所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定的速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，MN线与线框的边成450角E、F分别为PS和PQ的中点关于线框中的感应电流，正确的说法是：A.当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大 B.当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大C.当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大D.当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大17. 如图所示，大小相等的匀强磁场分布在直角坐标系的四个象限里，相邻象限的磁感强度B的方向相反，均垂直于纸面，现在一闭合扇形线框OABO，以角速度绕Oz轴在xOy平面内匀速转动，那么在它旋转一周的过程中(从图中所示位置开始计时)，线框内感应电动势与时间的关系图线是：18. 一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中，设向里为磁感强度B的正方向，线圈中的箭头为电流i的正方向(如图所示)已知线圈中感生电流i随时间而变化的图像如图所示，则磁感强度B随时间而变化的图像可能是：19. 图中A是一边长为l的方形线框，电阻为R今维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场B区域若以x轴正方向作为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为：20. 如图所示电路，多匝线圈的电阻和电池的内电阻可以忽略，两个电阻器的阻值都是R，电键K原来打开着，电流 ，今合下电键将一电阻器短路，于是线圈中有自感电动势产生，该自感电动势： A.有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零B.有阻碍电流的作用，最后电流小于I0C.有阻碍电流增大的作用，因而电流保持为I0不变 D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是要增大到2 I021. 如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略下列说法中正确的是：A.合上开关K接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B.合上开关K接通电路时，A1和A2始终一样亮C.断开开关K切断电路时，A2马上熄灭，Al过一会儿才熄灭D.断开开关K切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭22. 如图所示为演示自感现象的实验电路图，L是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的电阻值相同，当开关K由断开到合上时，观察到的自感现象是 ，最后达到同样亮23. 电阻为R的矩形导线框abcd，边长abL，adh，质量为m，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h(如图所示)若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框中产生的焦耳热是 。(不考虑空气阻力) 24. 图中abcd为一边长为l、具有质量的刚性导线框，位于水平面内，ac边中串接有电阻R，导线的电阻不计虚线表示一匀强磁场区域的边界，它与线框的ab边平行，磁场区域的宽度为2l，磁感强度为B，方向竖直向下线框在一垂直于ab边的水平恒定拉力作用下，沿光滑水平面运动，直到通过磁场区域已知ab边刚进入磁场时，线框便变为匀速运动，此时通过电阻R的电流的大小为i0，试在图的ix坐标上定性画出：从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，流过电阻R的电流i的大小随ab边的位置x变化的曲线。25. 如图所示，为一演示实验电路图，图中L是一带铁心的线圈，A是一灯泡，电键K处于闭合状态，电路是接通的。线将电键K打开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从 端到 端，这个实验是用来演示 。现象的 26. 用均匀导线弯成正方形闭合线框abcd，线框每边长8.0cm，每边电阻为0.010，把线框放在磁感强度为B=0.050T的匀强磁场中，并使它绕OO，以=100rad/s的匀角速度旋转，旋转方向如图所示。已知轴OO在线框平面内， 并且垂直于B，Od=3Oa，O，c=3O，b。当线框平面转至与B平行的瞬时(如图示位置) 每边产生的感应电动势的大小各是多少？27. 线框内感应电流的大小是多少？在图中用箭号标出感应电属棒的电阻都不计。28. 如图所示，在水平台面上铺设两条很长但电阻可忽略的平行导轨MN和PQ，轨间宽度l=0.50m水平部分是粗糙的，置于匀强磁场中，磁感强度B0.60T，方向竖直向上倾斜部分是光滑的，该处没有磁场直导线a和b可在导轨上滑动，质量均为m=0.20kg，电阻均为R0.15b放在水平导轨上，a置于斜导轨上高h0.050m处，无初速释放(设在运动过程中a、b间距离足够远，且始终与导轨MN、PQ接触并垂直；回路感应电流的磁场可忽略不计，（g=10m/s2) 求：由导线和导轨组成回路的最大感应电流是多少？假如导线与水平导轨间的摩擦系数0.10，当导线b的速度达到最大值时，导线a的加速度大小是多少？29. 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，各边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁场的磁感强度为B，方向垂直纸面向里现有一与ab段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图所示)，以恒定的速度v从ad滑向bc当PQ滑过l/3的距离时，通过aP段电阻丝的电流强度是多大？方向如何？30. 如图所示，导线框abcd固定在竖直平面内，dc段的电阻为R，其它电阻均可忽略ef是一电阻可忽略的水平放置的导体杆，杆长为l，质量为m，杆的两端分别与ab和cd保持良好接触，又能沿它们无摩擦地滑动整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，磁场方向与框面垂直现用一恒力F竖直向上拉ef，当ef匀速上升时，其速度的大小为多少？31. 两金属杆ab和cd长均为L，电阻均为R，质量分别为M和m，Mm用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧两金属杆都处在水平位置。如图所示，整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B若金属杆ab正好匀速向下运动，求运动的速度32. 两根相距d0.20m的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感强度B=0.20T导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r0.25，回路中其余部分的电阻可不计已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v5.0m/s，如图所示不计导轨上的摩擦，求：(1)作用于每条金属细杆的拉力的大小流的方向；e、f分别为ab和cd的中点，e、f两点间的电势差Uef是多大？(2)两金属细杆在间距增加0.40m的滑动过程中共产生的热量。【参考答案】1.C 2.A 3.A 4.D 5.C 6.B 7.CD 8.A 9.ABC 10.A 11.B 12.C 13.D 14.BC 15.CD 16.B 17.A 1 8.CD 19.B 20.D21.AD 22.A2马上亮起来，A1逐渐亮起来。 23.2mgh 24.如图：25.a，b，断电自感 26.ab=810-3V cd=2.410-2V ad=0 0.80A Uef=0 27. 28.90rad/s 29.410-3W 30.0.4A ，NQ 0.02N，方向向左 0.32V31. 32.1.0A 2.0m/s 33. ，Pa 34. 35. 36.3.210-2N 1.2810-2J33. 如图所示，abcd为一个固定的U型金属框架，ab和cd边都很长，bc边长为L，框架的电阻可不计，ef是放置在框架上与bc平行的导体杆，它可在框架上自由滑动(摩擦可忽略)，它的电阻为R。现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感强度为B，方向垂直纸面向里已知当恒力F向右