电磁感应综合题1如图所示两条平行的金属导轨相距Llm金属.docx
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电磁感应综合题1如图所示两条平行的金属导轨相距Llm金属.docx
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电磁感应综合题1如图所示两条平行的金属导轨相距Llm金属
电磁感应综合题
1.如图所示,两条平行的金属导轨相距L=lm,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.金属棒MN和PQ的质量均为m=0.2kg,电阻分别为RMN=1Ω和RPQ=2Ω.MN置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,PQ置于光滑的倾斜导轨上,两根金属棒均与导轨垂直且接触良好.从t=0时刻起,MN棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a=1m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,PQ则在平行于斜面方向的力F2作用下保持静止状态.t=3s时,PQ棒消耗的电功率为8W,不计导轨的电阻,水平导轨足够长,MN始终在水平导轨上运动.求:
2.如图所示,间距为L、电阻为零的U形金属竖直轨道,固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直竖直轨道平面。
竖直轨道上部套有一金属条bc,bc的电阻为
3.(18分)(2014广
3.如图,两根足够长平行光滑的金属导轨相距为l,导轨与水平面夹角为θ,并处于磁感应强度为B2、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。
两金属导轨的上端与阻值为R的灯泡连接,并连接水平放置、长和宽都为d的平行金属板,板内存在垂直纸面向里的磁感应强度为B1的匀强磁场。
长为l的金属棒ab垂直于金属导轨,且始终与导轨接触良好。
当金属棒固定不动时,质量为m、电荷量为q的粒子流沿中线射入金属板内,恰好在金属板的左下边沿穿出。
粒子重力不计,重力加
4.如图所示,水平放置的足够长的平行金属导轨MN、PQ的一端接有电阻R0,
(1)请通过分析推导出水平拉力F的大小随横坐标x变化的关系式;
(2)如果已知导体棒从x=0运动到x=x0的过程中,力F做的功为W,求此过程回路中产生的焦耳热Q;
(3)若B0=0.1T,k=0.2T/m,R0=0.1Ω,r=0.1Ω/m,L=0.5m,a=4m/s2,求导体棒从x=0运动到x=1m的过程中,通过电阻R0的电荷量q.
5.如图所示,aa’、bb’、cc’、dd’为四条平行金属轨道,都处在水平面内。
aa’、dd’间距2L,bb’、cc’间距L。
磁感应强度B的有界匀强磁场垂直于纸面向里,边界与轨道垂直。
ab、cd两段轨道在磁场区域正中间,到磁场左右边界距离均为s。
轨道电阻不计且光滑,在a’d’之间接一阻值R的定值电阻。
现用水平向右的力拉着质量为m、长为2L的规则均匀金属杆从磁场左侧某处由静止开始向右运动,金属杆的电阻与其长度成正比,金属杆与轨道接触良好,运动过程中不转动,忽略与ab、cd重合的短暂时间内速度的变化。
(1)证明:
若拉力为恒力,无论金属杆的内阻r为多少,都不能使金属杆保持匀速通过整个磁场;
(2)若金属杆内阻r=2R,保持拉力为F不变,使金属杆进入磁场后立刻作匀速直线运动。
当金属杆到达磁场右边界时,速度大小为v。
试求此次通过磁场过程中,整个回路放出的总热量;
(3)若金属杆内阻r=2R,通过改变拉力的大小,使金属杆从磁场左侧某处从静止开始出发,保持匀加速运动到达磁场右边界。
已知金属杆即将到达ab、cd位置时拉力的大小F1,已在图中标出。
试定性画出拉力大小随时间的变化关系图。
(不需要标关键点的具体坐标,但图像应体现各段过程的差异)
6.图甲为一研究电磁感应的实验装置示意图,其中电流传感器(相当于一只理想的电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机,经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t图像.足够长光滑金属轨道电阻不计,倾角θ=30°.轨道上端连接有阻值R=1.0Ω的定值电阻,金属杆MN电阻r=0.5Ω,质量m=0.4kg,杆长L=1.0m.在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场,让金属杆从图示位置由静止开始释放,此后计算机屏幕上显示出如图乙所示的I-t图像,设杆在整个运动过程中与轨道垂直,取g=10m/s2.试求:
(1)t=0.5s时电阻R的热功率;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)估算0~1.2s内通过电阻R的电荷量大小及在R上产生的焦耳热.
7.如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN,其电阻不计,间距d=0.5m,P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中,两金属棒ab、cd垂直导轨放置,其电阻均为r=0.1Ω,质量均为m=0.5kg,与导轨接触良好。
现固定棒ab,使cd在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始做加速运动。
求
(1)棒cd哪端电势高?
(2)当电压表读数为U=0.2V时,棒cd的加速度多大?
(3)棒cd能达到的最大速度vm。
8.如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨M、N水平固定,长为L、阻值为R0的金属棒ab垂直于导轨放置,可紧贴导轨滑动。
导轨右侧连接一对水平放置的平行金属板AC,板间距为d,板长也为L,导轨左侧接阻值为R的定值电阻,其它电阻忽略不计。
轨道处的磁场方向竖直向下,金属板AC间的磁场方向垂直纸面向里,两磁场均为匀强磁场且磁感应强度大小均为B。
当ab棒以速度v0向右匀速运动时,一电量大小为q的微粒以某一速度从紧贴A板左侧平行于A板的方向进入板间恰好做匀速圆周运动。
试求:
(1)AC两板间的电压U;
(2)带电微粒的质量m;
(3)欲使微粒不打到极板上,带电微粒的速度v应满足什么样的条件.
1.
代入数据可得:
q=3C………………….(1分)
2.
3.
金属棒受到的安培力
………………………………………………………(1分)
4.
可知回路中的电流与时间成正比,所以在0~t时间内,通过R0的电荷量为:
(C)
5.
6.
又
7.
8.
解得:
(1分)
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