时间:2017-08-25 11:28:51
1、简答题 如图所示，质量为m的单匝正方形线圈，其边长为L，在距底边2L的匀强磁场上方由静止开始自由下落，设线圈下落过程中线框平面始终位于纸面内且底边保持水平，当线框的底边刚进入磁场区域时，恰能在匀强磁场中做匀速运动．若磁场的磁感应强度为B，求：
（1）线圈的电阻多大？
（2）线圈进入磁场的过程中单位时间内有多少机械能转化为电能？
参考答案：（1）根据v2=2g?2L得，
? v=2
本题解析：
本题难度：一般
2、计算题 如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上，两轨道之间的距离l=0.50m．轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN′重合．现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处．在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′．已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s2，求： ?
（1）导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；
（2）导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；
（3）导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热．? 
参考答案：解：（1）设导体杆在F的作用下运动到磁场的左边界时的速度为υ1
根据动能定理则有（Fμmg）s=
导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blυ1
此时通过导体杆的电流大小I=E/（R+r）=3.8A（或3.84A）?
根据右手定则可知，电流方向为b向a
（2）设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为E平均
则由法拉第电磁感应定律有E平均=ΔΦ/t=Bld/t?
通过电阻R的感应电流的平均值为I平均=E平均/（R+r）
通过电阻R的电荷量q=I平均t=0.51C
（3）设导体杆离开磁场时的速度大小为υ2，运动到圆轨道最高点的速度为υ3，因导体杆恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点，根据牛顿第二定律，对导体杆在轨道最高点时有?mg=mυ23/R0 ?
对于导体杆从NN′运动至PP′的过程，根据机械能守恒定律有
+mg2R0
解得υ2=5.0m/s
导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能ΔE=
=1.1J
此过程中电路中产生的焦耳热为Q=ΔE－μmgd=0.94J
本题解析：
本题难度：困难
3、选择题 穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是（ ）
A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变
B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图丙中回路在0～t0时间内产生的感应电动势大于t0～2t0时间内产生的感应电动势
D．图丁中回路产生的感应电动势可能恒定不变
参考答案：根据法拉第电磁感应定律我们知道感应电动势与磁通量的变化率成正比，即E=N△?△t．
结合数学知识我们知道：穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率k=△?△t．
A、图甲中磁通量Φ不变，无感应电动势．故A错误．
B、图乙中磁通量Φ随时间t均匀增大，图象的斜率k不变，也就是说产生的感应电动势不变．故B错误．
C、图丙中回路在O～t0时间内磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率为k1，在t0～2t0时间内磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率为k2，从图象中发现：k1大于k2的绝对值．所以在O～t0时间内产生的感应电动势大于在t0～2t0时间内产生的感应电动势．故C正确．
D、图丁中磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，故D错误．
故选：C
本题解析：
本题难度：一般
4、选择题 如图所示，虚线为磁感应强度大小均为B的两匀强磁场的分界线，实线MN为它们的理想下边界。边长为L的正方形线圈电阻为R，ab边与MN重合，且可以绕过a点并垂直线圈平面的轴以角速度ω匀速转动，则下列说法正确的是 
[? ]
A．从图示的位置开始逆时针转动180°的过程中，线框中感应电流方向始终为逆时针
B．从图示的位置开始顺时针转动90°到180°这段时间内，线圈完全在磁场中无感应电流
C．从图示的位置顺时针转动180°的过程中，线框中感应电流的最大值为
D．从图示的位置开始顺时针方向转动270°的过程中，通过线圈的电量为
参考答案：C
本题解析：
本题难度：一般
5、计算题 两根光滑的长直金属导轨导轨MN、M"N"平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M"处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求：
（1）ab运动速度v的大小；
（2）电容器所带的电荷量q。 
参考答案：解：（1）设ab上产生的感应电动势为E，回路中电流为I，ab运动距离s所用的时间为t，则有：
E＝BLv，
，
，Q＝I2(4R)t
由上述方程得：
（2）设电容器两极板间的电势差为U，则有：U＝IR
电容器所带电荷量为：q＝CU
解得：
本题解析：
本题难度：困难