电磁感应计算题
1.横截面积S=0.2 m2,n=100匝的圆形线圈A,处在如图所示的磁场中,磁感应强度随时间变化
的规律是B=0.6-0.02t(T),开始时S未闭合,R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF,线圈内阻不计。求:
(1)闭合开关S后,通过R2的电流大小和方向;(2)闭合开关S后一段时间又断开,问切断后通过R2的电荷量又是多少?
2.用质量为m、总电阻为R的导线做成边长为l的正方形线框MNPQ,并将其放在倾角为θ的平行绝缘导轨上,平行导轨的间距也为l,如图所示。线框与导轨之间是光滑的,在导轨的下端有一宽度为l(即ab=l)、磁感应强度为B的有界匀强磁场,磁场的边界aa'、bb'垂直于导轨,磁场的方向与线框平面垂直。如果把线框从静止状态释放,则线框恰好能够匀速地穿过磁场区域。若当地的重力加速度为g,求:
(1)线框通过磁场时的运动速度大小;
(2)开始释放时,MN与bb'之间的距离;
(3)线框在通过磁场的过程中所产生的热量。
3.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W F
4.如图，质量为M 的足够长金属导轨abcd 放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计，质量为m 的导体棒PQ 放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc 构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为 ，棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc 段长为L ，开始时PQ 左侧导轨的总电阻为R ，右侧导轨单位长度的电阻为R 0。以ef 为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为B 。在t ＝0时，一水平向左的拉力F
垂直作用于导轨的bc 边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运
动，加速度为a 。
（1）求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式； （2）经过多少时间拉力F 达到最大值，拉力F 的最大值为多少？
（3）某一过程中回路产生的焦耳热为Q ，导轨克服摩擦力做功为W ，求导轨动能的增加量。
5．把总电阻为2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为a 的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a 、电阻等于R 、粗细均匀的金属棒MN 放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触．当金属棒以恒定速度v 向右移动经过环心O 时，求：
(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压U MN ；
(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率．
6．如图所示，水平面上固定一个间距L ＝1m 的光滑平行金属导轨，整个导轨处在竖直方向的磁感应强度B ＝1T 的匀强磁场中，导轨一端接阻值R ＝9Ω的电阻．导轨上有质量m ＝1kg 、电阻r ＝1Ω、长度也为1m 的导体棒，在外力的作用下从t ＝0开始沿平行导轨方向运动，其速度随时间的变化规律是v ＝2t ，不计导轨电阻．求：
(1)t ＝4s 时导体棒受到的安培力的大小；
(2)请在下图所示的坐标中画出电流平方与时间的关系(I 2－t )图象，并通过该图象计算出4s 内电阻R 上产生的热量．
B b e Q a F B c f P d
7．如下图所示，两条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°，导轨电阻不计．磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长为L的金属棒ab 垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中R2为一电阻箱，已知灯泡的电阻R L＝4R，定值电阻R1＝2R，调节电阻箱使R2＝12R，重力加速度为g，闭合开关S，现将金属棒由静止释放，求：
(1)金属棒下滑的最大速度v m；
(2)当金属棒下滑距离为s0时速度恰好达到最
大，则金属棒由静止开始下滑2s0的过程中，整个
电路产生的电热．
8．如图所示，有两根足够长、不计电阻，相距L的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成θ角固定放置，底端接一阻值为R的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上．现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab，在沿轨道平面向上的恒定拉力F作用下，从底端ce由静止沿导轨向上运动，当ab杆速度达到稳定后，撤去拉力F，最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端．已知ab杆向上和向下运动的最大速度相等．求：拉力F和杆ab最后回到ce端的速度v.
9．如图甲所示，竖直面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距d为0.5m，上端通过导线与阻值为2Ω的电阻R连接，下端通过导线与阻值为4Ω的小灯泡L连接，在CDFE矩形区域内有水平向外的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示，CE长为2m.在t＝0时，电阻为2Ω的金属棒以某一初速度从AB位置紧贴导轨向下运动，当金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，g取10m/s2.求：
(1)通过小灯泡的电流强度；
(2)金属棒的质量；
(3)t＝0.25s时金属棒两端的电势差．
10．如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中，一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动．质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态，不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力．
(1)通过ab边的电流I ab是多大？
(2)导体杆ef的运动速度v是多大？
