热门试卷

如图所示，质量m1=0.1kg，电阻R1=0.3Ω，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.2。相距0.4m的MM'、NN'相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM'。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM'、NN'保持良好接触。当ab运动到某处时，框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。

（1）求框架开始运动时ab速度v的大小；

（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小。

如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长l=1 m、质量m=0.l kg、电阻R=1Ω的导体棒MN，导体棒靠在处于磁感应强度B=1 T、竖直放置的框架上。当导体棒上升高度h=3.8m时获得稳定速度，导体产生的热量为2J。电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7 V、1A。电动机内阻r=1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，取g=10 m/s2。求：

（1）棒获得多大的稳定速度？

（2）棒从静止达到稳定速度所需要的时间。

如图所示，abcd为静止于水平面上宽度为L而长度足够长的U形金属滑轨，bc连接电阻R，其他部分电阻不计，ef 为一可在滑轨平面上滑动、质量为m的均匀金属棒，一匀强磁场B垂直滑轨面。金属棒以一水平细绳跨过定滑轮，连接一质量为M的重物，若重物从静止开始下落，假定滑轮无质量，且金属棒在运动中均保持与bc边平行，忽略所有摩擦力，则：

（1）当金属棒做匀速运动时，其速度是多少（忽略bc边对金属棒的作用力）？

（2）若重物从静止开始至匀速运动之后的某一时刻下落的总高度为h，求这一过程中电阻R上产生的热量。

如图所示，水平平行放置的两根长直光滑导电轨道MN与PQ上放有一根直导线ab，ab和导轨垂直，轨宽20cm，ab电阻为0.02Ω，导轨处于竖直向下的磁场中，B=0.2T，电阻R=0.03Ω，其它线路电阻不计，ab质量为0.1kg。

（1）打开电键S，ab从静止开始在水平恒力F=0.1N作用下沿轨道滑动，求出ab中电动势随时间变化的表达式，并说明哪端电势高？

（2）当ab速度为10m/s时闭合S，为了维持ab仍以10m/s速度匀速滑动，水平拉力应变为多大？此时ab间电压为多少？

（3）在ab以10m/s速度匀速滑动的某时刻撤去外力，S仍闭合，那么此时开始直至最终，R上产生多少热量？

如图甲所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ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。用与导轨平行且向上的恒定拉力F作用在金属杆上，金属杆ab沿导轨向上运动，最终将做匀速运动。当改变拉力F的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，v和F的关系如图乙所示。

（1）金属杆ab在匀速运动之前做什么运动？

（2）若m＝0.25 kg，L＝0.5 m，R＝0.5 Ω，取重力加速度g＝10 m/s2，试求磁感应强度B的大小及θ角的正弦值sinθ。

如图所示，光滑斜面的倾角α=30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1=1m，bc边的边长l2=0.6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0.1Ω，线框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F=10N。斜面上ef线（ef∥gh）的右方有垂直斜面向上的均匀磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如B-t图象，时间t是从线框由静止开始运动时刻起计的。如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh的距离s=5.1m，求：

（1）线框进入磁场时匀速运动的速度v；

（2）ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t；

（3）线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热。

如图所示，在水平面上固定一光滑金属导轨HGDEF，EF∥GH，DE=EF=DG=GH=EG=L。一质量为m足够长导体棒AC垂直EF方向放置于在金属导轨上，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r。整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。现对导体棒AC施加一水平向右的外力，使导体棒从D位置开始以速度v0沿EF方向做匀速直线运动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。

（1）求导体棒运动到FH位置，即将离开导轨时，FH两端的电势差。

（2）关于导体棒运动过程中回路产生感应电流，小明和小华两位同学进行了讨论。小明认为导体棒在整个运动过程中是匀速的，所以回路中电流的值是恒定不变的；小华则认为前一过程导体棒有效切割长度在增大，所以电流是增大的，后一过程导体棒有效切割长度不变，电流才是恒定不变的。你认为这两位同学的观点正确吗？请通过推算证明你的观点。

（3）求导体棒从D位置运动到EG位置的过程中，导体棒上产生的焦耳热。

如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上，导轨间距为l、足够长且电阻忽略不计，导轨平面的倾角为α，条形匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型装置，总质量为m，置于导轨上。导体棒中通以大小恒为I的电流（由外接恒流源产生，图中未画出）线。框的边长为d（d< l），电阻为R，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为g。求：

（1）装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热Q；

（2）线框第一次穿越磁场区域所需的时间t1；

（3）经过足够长时间后，线框上边与磁场区域下边界的最大距离Xm。

如图a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=0.2m，电阻R=0.4Ω，导轨上停放一质量为m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属杆ab，导轨的电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下。现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时间t的变化关系如图b所示。

（1）试分析说明金属杆的运动情况；

（2）求第2秒末外力F的功率。

如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角α＝30°，导轨上端跨接一定值电阻R，导轨电阻不计。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持电接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为s时，速度达到最大值vm。求：

（1）金属棒开始运动时的加速度大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度大小；

（3）金属棒沿导轨下滑距离为s的过程中，电阻R上产生的电热。

德国亚琛工业大学的科研人员成功开发了一种更先进的磁动力电梯升降机，满足上千米摩天大楼中电梯升降的要求。如图所示就是一种磁动力电梯的模拟图，在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直于轨道平面的匀强磁场B1和B2，B1和B2的大小相等，方向相反，两磁场始终竖直向上作匀速运动。电梯轿厢固定在如图所示的金属框abcd内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘，利用磁场与金属框间的相互作用，使电梯轿厢获得动力。已知电梯载人时的总质量为5.0×103kg，金属框垂直轨道的边长Lcd=2.5m，两磁场的宽度均与金属框的边长Lad相同，金属框整个回路的电阻R=1.0×10-3 Ω，磁场的磁感应强度B1=B2=1T，不计轨道及空气阻力，g取10m/s2。求：

（1）当电梯以某一速度匀速上升时，金属框中的感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向。

（2）假设设计要求电梯以v1=10m/s的速度向上匀速运动，则磁场向上运动速度v应该为多大？

（3）在电梯以v1=10m/s的速度向上作匀速运动时，为维持它的运动，磁场每秒需提供的总能量。

如图甲所示，MNCD为一足够长的光滑绝缘斜面，EFGH范围内存在方向垂直斜面的匀强磁场，磁场边界EF、HG与斜面底边MN（在水平面内）平行。一正方形金属框abcd放在斜面上，ab边平行于磁场边界。现使金属框从斜面上某处由静止释放，金属框从开始运动到cd边离开磁场的过程中，其运动的v-t图象如图乙所示。已知金属框电阻为R，质量为m，重力加速度为g，图乙中金属框运动的各个时刻及对应的速度均为已知量，求：

（1）斜面倾角的正弦值和磁场区域的宽度；

（2）金属框cd边到达磁场边界EF前瞬间的加速度；

（3）金属框穿过磁场过程中产生的焦耳热。

如图所示，两条间距l=1m的光滑金属导轨制成的斜面和水平面，斜面的中间用阻值为R=2Ω的电阻连接。在水平导轨区域和斜面导轨及其右侧区域内分别有竖直向下和竖直向上的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=0.5T。在斜面的顶端e、f两点分别用等长轻质柔软细导线连接ab。ab和cd是质量均为m=0.1kg，长度均为1m的两根金属棒，ab棒电阻为r1=2Ω，cd棒电阻为r2=4Ω，cd棒置于水平导轨上且与导轨垂直，金属棒、导线及导轨接触良好。已知t=0时刻起，cd棒在外力作用下开始水平向右运动（cd棒始终在水平导轨上运动），ab棒受到F＝0.75+0.2t（N）沿水平向右的力作用，始终处于静止状态且静止时细导线与竖直方向夹角θ=37°。导轨的电阻不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。（g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）分析并计算说明cd棒在磁场B1中做何种运动；

（2）t=0时刻起，求1s内通过ab棒的电量q；

（3）若t=0时刻起，2s内作用在cd棒上外力做功为W=21.33J，则这段时间内电阻R上产生的焦耳热QR多大？

如图所示，MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，质量m=0.2kg，电阻r=0.5Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上，匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面，导轨左端接阻值R=2Ω的电阻，理想电压表并接在R两端，导轨电阻不计。t=0时刻ab受水平拉力F的作用后由静止开始向右作匀加速运动，ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.2。第4s末，ab杆的速度为v=1m/s，电压表示数U=0.4V．取重力加速度g=10m/s2。

（1）在第4s末，ab杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大？

（2）若第4s末以后，ab杆作匀速运动，则在匀速运动阶段的拉力为多大？整个过程拉力的最大值为多大？

（3）若第4s末以后，拉力的功率保持不变，ab杆能达到的最大速度为多大？

（4）在虚线框内的坐标上画出上述（2）、（3）两问中两种情形下拉力F随时间t变化的大致图线（要求画出0-6s的图线，并标出纵坐标数值）。