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07广东卷 11(17分)如图15(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t),如图15(b)所示,两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧顶端。设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g。
⑴问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?
⑵求0到时间t0内,回路中感应电流产生的焦耳热量。
⑶探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向。
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04(春季)12 .(18分)如图,直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中,ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线,ac和bc的电阻可不计,ac长度为。磁场的磁感强度为B,方向垂直于纸面向里。现有一段长度为、电阻为的均匀导体杆MN架在导线框上,开始时紧靠ac,然后沿ac方向以恒定速度v向b端滑动,滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。当MN滑过的距离为时,导线ac中的电流是多大?方向如何?
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04(北京卷)13 .(18分)如图1所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L0、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2所示,请在此图中画出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ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值。
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04(广东卷)14 .(15分)如图,在水平面上有两
条平行导电导轨MN、PQ,导
轨间距离为,匀强磁场垂直
于导轨所在的平面(纸面)向
里,磁感应强度的大小为B,
两根金属杆1、2摆在导轨上,
与导轨垂直,它们的质量和电
阻分别为和,
两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为,已知:杆1被外力拖动,以恒定的
速度沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2克服摩擦力做功的功率。
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06(江苏卷)17 (17分)如图所示,顶角θ=45°,的金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动,导体棒的质量为 m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r,导体棒与导轨接触点的a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时,导体棒位于顶角O处,求:
(1)t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。
(2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。
(3)导体棒在0~t时间内产生的焦耳热Q。
(4)若在to 时刻将外力F撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x。
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05(江苏卷)18 .(7分)如图所示,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻可忽略不计,在M和 P之间接有阻值为R的定值电阻,导体棒ab长=0.5m,其电阻为r,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T.现使ab以=10m/s的速度向右做匀速运动.
(1)ab中的感应电动势多大?
(2)ab中电流的方向如何?
(3)若定值电阻R=3,OΩ,导体棒的电阻r=1.OΩ,,
则电路电流大?
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04(全国卷)19 .(18分)图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直面内的金属导轨,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在的平面(纸面)向里。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的,距离为l1;c1d1段与c2d2段也是竖直的,距离为l2。x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆,质量分别为m1和m2,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时,已匀速向上运动,求此时作用于两杆的重力的功率的
大小和回路电阻上的热功率。
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03(新课程卷)20 (13分)如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω/m,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l=0.20m。有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感强度B与时间t的关系为B=kt,比例系数k=0.020T/s,一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在t=0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t=6.0s时金属杆所受的安培力。
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07江苏 21(16分)如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度B=1 T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5 m,现有一边长l=0.2 m、质量m=0.1 kg、电阻R=0.1 Ω的正方形线框MNOP以v0=7 m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求:
⑴线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F;
⑵线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q;
⑶线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。
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(03全国卷)(20分)曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图9为其结构示意图。图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点、与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图2所示。当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动。设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S=20cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感强度B=0.010T,自行车车轮的半径R1=35 cm,小齿轮的半径R2=4.0cm,大齿轮的半径R3=10.0cm以(见图10)。现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使
发电机输出电压的有效值U=3.2V?(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
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