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    如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝0.1 m、匝数n＝20的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T，线圈的电阻为2 Ω，它的引出线接有8 Ω的小电珠L（可以认为电阻为定值）。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时（x取向右为正），求：

    （1）线圈运动时产生的感应电流I的大小，并在图丁中画出感应电流随时间变化的图像（在图甲中取电流由C向上流过电珠L到D为正）；
    （2）每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；
    （3）该发电机的输出功率P（摩擦等损耗不计）；

    （1）见下图；（2）0.5 N；（3）0.32 W

    解析试题分析：（1）从图可以看出，线圈往返的每次运动都是匀速直线运动，其速度为
    线圈做切割磁感线E＝2n（rBv＝2（20（3.14（0.1（0.2（0.8 V＝2 V  感应电流
    电流图像如上图
    （2）于线圈每次运动都是匀速直线运动，所以每次运动过程中推力必须等于安培力。
    F推＝F安＝nILB＝2nI（rB＝2（20（0.2（3.14（0.1（0.2 N＝0.5 N。 
    （3发电机的输出功率即灯的电功率．P＝I2R2＝0.22（8 W＝0.32 W  
    考点：导体切割磁感线时的感应电动势

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：单选题

    在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场区域，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域II的磁场方向垂直斜面向下，磁场和宽度HP及PN均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，t1时刻ab边刚越GH进入磁场I区域，此时导线框恰好以速度v1做匀速直线运动；t2时刻ab边下滑到JP与MN的中间位置，此时导线框又恰好以速度v2做匀速直线运动。重力加速度为g，下列说法中正确的是

    A．当ab边刚好越过JP时，导线框具有加速度大小为a=gsinθ
    B．导线框两次匀速直线运动的速度v1:v2=4：1
    C．从t1到t2的过程中，导线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少
    D．从t1到t2的过程中，有机械能转化为电能

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    如下图左所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环。导线abcd所围区域内磁场的磁感强度分别按下图右侧A、B、C、D图线所表示的方式随时间变化时

    （1）导体圆环将受到向上的磁场作用力的是       ；
    （2）导体圆环将受到向下的磁场作用力的是       ；
    （3）导体圆环将不受到磁场作用力的是           。
    （请填入图线下方对应的字母）

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示位置匀速向右拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s拉出，外力所做的功为W1，通过导线横截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s拉出，外力所做的功为W2，通过导线横截面的电荷量为q2，则 W1  W2，q1  q2 （填大于、等于或小于 ）

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （20分）“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快，效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L＝0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1×102T。“电磁炮”弹体总质量m=0.2kg，其中弹体在轨道间的电阻R＝0.4Ω。可控电源的内阻r=0.6Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I＝4×103A，不计空气阻力。求：

    （1）弹体所受安培力大小；
    （2）弹体从静止加速到4km/s，轨道至少要多长？
    （3）弹体从静止加速到4km/s过程中，该系统消耗的总能量；
    （4）请说明电源的电压如何自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （18分）如图甲所示，静止在粗糙水平面上的正三角形金属线框，匝数N=10、总电阻R = 2.5Ω、边长L = 0.3m，处在两个半径均为r =的圆形匀强磁场区域中，线框顶点与右侧圆形中心重合，线框底边中点与左侧圆形中心重合．磁感应强度B1垂直水平面向外，大小不变、B2垂直水平面向里，大小随时间变化，B1、B2的值如图乙所示．线框与水平面间的最大静摩擦力f =" 0.6N" ，（取），求：
    （1）t = 0时刻穿过线框的磁通量；
    （2）线框滑动前的电流强度及电功率；
    （3）经过多长时间线框开始滑动及在此过程中产生的热量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，AB、CD是处在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B1的匀强磁场的两条金属导轨（足够长），导轨宽度为d，导轨通过导线分别与平行金属板MN相连，有一与导轨垂直且始终接触良好的金属棒ab以某一速度沿着导轨做匀速直线运动。在y轴的右方有一磁感应强度为B2的方向垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴的下方有一场强为E的方向平行x轴向右的匀强电场。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子在M板由静止经过平行金属板MN，然后以垂直于y轴的方向从F处沿直线穿过y轴，而后从x轴上的G处以与x轴正向夹角为60°的方向进入电场和磁场叠加的区域，最后到达y轴上的H点。已知OG长为l，不计粒子的重力。求：

    （1）金属棒ab做匀速直线运动速度的大小B？
    （2） 粒子到达H点时的速度多大？
    （3）要使粒子不能回到y轴边界， 电场强度以满足什么条件？

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (15分)如图所示，水平虚线L1、L2之间是匀强磁场，磁场方向水平向里，磁场高度为h.竖直平面内有一等腰梯形线框，底边水平，其上下边长之比为5:1，高为2h.现使线框AB边在磁场边界L1的上方h高处由静止自由下落，当AB边刚进入磁场时加速度恰好为0，在DC边刚进入磁场前的一段时间内，线框做匀速运动。求：
    （1）DC边刚进入磁场时，线框的加速度;
    （2）从线框开始下落到DC边刚进入磁场的过程中，线框损失的机械能和重力做功之比;

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分）如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=2:1，导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，求：

    (1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q
    (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2
    (3)外力做的功WF

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