时间:2017-08-25 11:49:29
1、计算题 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场，其方向和导轨所在平面垂直，电阻为r的金属棒PQ可在导轨上无摩擦滑动，导轨间距为L1，其间连接一阻值为R的电阻，导轨电阻不计。金属棒在沿导轨方向的拉力作用下以速度v向右匀速运动。
（1）求PQ两端的电压；
（2）求金属棒所受拉力的大小；
（3）试证明：金属棒沿导轨向右匀速移动距离L2的过程中，通过电阻R的电荷量等于
。
参考答案：解：（1）E=BLv 
（2）
（3）q=
或q=
本题解析：
本题难度：一般
2、简答题 如图，足够长平行金属导轨内有垂直纸面向里的匀强磁场，金属杆ab与导轨垂直且接触良好，导轨右端通过电阻与平行金属板AB连接．已知导轨相距为L；磁场磁感应强度为B；R1、R2和ab杆的电阻值均为r，其余电阻不计；板间距为d、板长为4d；重力加速度为g，不计空气阻力．
如果ab杆以某一速度向左匀速运动时，沿两板中心线水平射入质量为m、带电量为+q的微粒恰能沿两板中心线射出；如果ab杆以同样大小的速度向右匀速运动时，该微粒将射到B板距左端为d的C处．
（1）求ab杆匀速运动的速度大小v；
（2）求微粒水平射入两板时的速度大小v0；
（3）如果以v0沿中心线射入的上述微粒能够从两板间射出，试讨论ab杆向左匀速运动的速度范围．
参考答案：（1）带电量为+q的微粒恰能沿两板中心线射出，此时电场力与重力平衡，设场强为E，则：
mg=Eq①
此时平行板间电压为；
U=Ed②
导体棒感应电动势为：E感=BLv
由电路欧姆定律得：U=13E感③
联立以上可得：v=3mgdBLq④
（2）ab杆以同样大小的速度向右匀速运动时，平行板间带电粒子所受合力方向向下，大小为；
F=Eq+mg=2mg⑤
粒子做类平抛运动，可知加速度为：
a=2g⑥
打到板的时间为t，则：
d2=12at2⑦
d=v0t⑧
联立解得：v0=
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 如图所示，长L1=1.0m，宽L2=0.50m的矩形导线框，质量为m=0.20kg，电阻R=2.0Ω．其正下方有宽为H（H＞L2），磁感应强度为B=1.0T，垂直于纸面向里的匀强磁场．现在，让导线框从cd边距磁场上边界h=0.70m处开始自由下落，当cd边进入磁场中，而ab尚未进入磁场，导线框达到匀速运动．（不计空气阻力，且g=10m/s2）
求（1）线框进入磁场过程中安培力做的功是多少？
（2）线框穿出磁场过程中通过线框任一截面的电荷量q是多少？
参考答案：（1）设线框匀速时的速度大小为v，则：
感应电动势为 E=BL1v
感应电流为 I=ER
线框所受的安培力大小为 F=BIL1
联立得 F=B2L21vR
线框匀速运动时，重力与安培力平衡，则得 mg=B2L21vR①
线框由静止到刚好进入磁场过程中，由动能定理得 mg（L2+h）=12mv2②
联立以上两式解得：W=-0.8J
（2）电量 q=.I?△t，.I=.ER，.E=△Φ△t，△Φ=BL1L2
则得 q=BL1L2R
代入数据解得q=0.25C
答：
（1）线框进入磁场过程中安培力做的功是-0.8J．
（2）线框穿出磁场过程中通过线框任一截面的电荷量q是0.25C．
本题解析：
本题难度：一般
4、简答题 如图所示，质量为m=0.1kg的铝框，用绝缘细线悬挂起来，框中心距地面高h=0.8m，有一质量M=0.2kg的磁铁以10m/s的水平速度沿框中心穿过铝框，落在距铝框原位置水平距离s=3.6m处，则在磁铁与铝框发生相互作用时：
(1)铝框向哪边偏转?它能上升多高?
(2)在磁铁穿过铝框过程中，框中产生多少电能?
参考答案：（1）向右摆动，0.2m?（2）1.7J
本题解析：
本题难度：简单
5、简答题 如图所示，宽度为L=0.40m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=2.0Ω的电阻．导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.40T．一根质量为m=0.1kg的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度v=0.50m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直．求：
（1）在闭合回路中产生的感应电流的大小；
（2）作用在导体棒上的拉力的大小及拉力的功率；
（3）当导体棒移动50cm时撤去拉力，求整个运动过程中电阻R上产生的热量．
参考答案：（1）感应电动势：E=BLv=0.40×0.40×0.5V=8.0×10-2V，
感应电流为：I=ER=8.0×10-22.0A=4.0×10-2A，
（2）导体棒匀速运动，安培力与拉力平衡：
F=FB=BIL=0.40×4.0×10-2×0.4N=6.4×10-3N，
拉力的功率为：P=Fv=6.4×10-3×0.50W=3.2×10-3W；
（3）导体棒移动35cm的时间为：t=xv=0.5m0.5m/s=1.0s，
根据焦耳定律：Q1=I2Rt=0.042×2.0×1.0J=3.2×10-3J，
由能量守恒定律得：Q2=12mv2=12×0.1×0.502J=1.25×10-2J，
电阻R上产生的热量：Q=Q1+Q2=3.2×10-3+1.25×10-2J=1.57×10-2J；
答：（1）在闭合回路中产生的感应电流的大小是4.0×10-2A；
（2）作用在导体棒上的拉力的大小是6.4×10-3N，拉力的功率是3.2×10-3W；
（3）整个运动过程中电阻R上产生的热量为1.57×10-2J．
本题解析：
本题难度：一般