电磁感应中切割类问题 知识点题库

如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接电阻R,宽度相同的水平条形区域I和II内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B,I和II之间无磁场.一导体棒两端套在导轨上,并与两导轨始终保持良好接触,导体棒从距区域I上边界H处由静止释放,在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R上的电流及其变化情况相同.下面四个图像能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是(   )

A . B . C . D .
在光滑水平面上,一质量为m,边长为l的正方形导线框abcd,在水平向右的恒力F的作用下穿过某匀强磁场,该磁场的方向竖直向下.宽度为L(L>l),俯视图如图所示.已知dc边进入磁场时的速度为v0 , ab边离开磁场时的速度仍为v0 . 下列说法正确的是(   )

A . 线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同 B . 线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反 C . 线框窗过磁场的过程中一直做匀速直线运动 D . 线框穿过磁场过程中恒力F做的功等于线框产生的焦耳热
如图所示,abcd为水平放置的平行光滑金属导轨,导轨间距为l,电阻不计.导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B.金属杆放置在导轨上,与导轨的接触点为M、N,并与导轨成θ角.金属杆以ω 的角速度绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直,转动过程金属杆与导轨始终良好接触,金属杆单位长度的电阻为r.则在金属杆转动过程中(  )

A . M、N两点电势相等 B . 金属杆中感应电流的方向是由N流向M C . 电路中感应电流的大小始终为 D . 电路中通过的电量为
如图所示,在相距L=0.5m的两条水平放置无限长的金属导轨上,放置两根金属棒ab和cd,两棒的质量均为m=0.1kg,电阻均为r=1Ω,整个装置处于无限大、竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,导轨电阻及摩擦力均不计.

  1. (1) 若将cd固定不动,从0时刻起,用一水平向右的拉力F的以恒定功率P=2W作用在ab棒上,使ab棒从静止开始运动,经过t=2.2s时ab棒已达到稳定速度,求此过程中cd棒产生的热量Q?.
  2. (2) 若从t=0时刻开始,用一水平向右的恒力F作用于ab棒上,使ab棒从静止开始运动,经过t=4s,回路达到了稳定状态,此后回路中电流保持0.6A不变.求第4秒末

    ①cd棒的加速度大小及ab棒与cd棒的速度之差;

    ②ab棒的速度大小.

如图,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd , 固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ , 在水平拉力作用下沿abdc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(   )

A . PQ中电流先增大后减小 B . PQ两端电压先减小后增大 C . PQ上拉力的功率先减小后增大 D . 线框消耗的电功率先增大后减小
如图所示,倾角为θ=37°的足够长平行导轨顶端bc间、底端ad间分别连一电阻,其阻值为R1=R2=2r,两导轨间距为L=1m。在导轨与两个电阻构成的回路中有垂直于轨道平面向下的磁场,其磁感应强度为B1=1T。在导轨上横放一质量m=1kg、电阻为r=1Ω、长度也为L的导体棒ef,导体棒与导轨始终良好接触,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5。在平行导轨的顶端通过导线连接一面积为S=0.5m2、总电阻为r、匝数N=100的线圈(线圈中轴线沿竖直方向),在线圈内加上沿竖直方向,且均匀变化的磁场B2(图中未画),连接线圈电路上的开关K处于断开状态,g=10m/s2,不计导轨电阻。

求:

  1. (1) 从静止释放导体棒,导体棒能达到的最大速度是多少?
  2. (2) 导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内,电阻R1上产生的焦耳热为Q=0.5J , 那么导体下滑的距离是多少?
  3. (3) 现闭合开关K,为使导体棒静止于倾斜导轨上,那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率 大小的取值范围?
如图所示,abcd是粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框,导体MN有电阻,可在ad边及bc边上无摩擦滑动,且接触良好,线框处于垂直纸面向里的匀强磁场中。当MN由靠ab边外向cd边匀速移动的过程中,以下说法正确的是   

A . MN中电流先增大后减小 B . MN两端电压先增大后减小 C . MN上拉力的功率先减小后增大 D . 矩形线框中消耗的电功率先减小后增大
如图所示,足够长的两光滑水平导轨间距为L,导轨间所接电阻的阻值为R.质量为m的金属棒ab阻值也为R、金属棒在大小为F的水平恒力作用下沿导轨由静止开始滑动,其他电阻忽略不计.整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.

  1. (1) 求金属棒ab速度的最大值vm
  2. (2) 画出电阻R两端的电压U与金属棒速度v的关系图象(要求写出作图依据);
  3. (3) 经过时间t,金属棒运动距离为x,速度为v1 , 求该过程金属棒产生的焦耳热Q.
如图甲所示,两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。边长为1 m,总电阻为1 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行。现使导线框水平向右运动,cd边于t=0时刻进入磁场,c、d两点间电势差随时间变化的图线如图乙所示。下列说法正确的是(   )

A . 磁感应强度的方向垂直纸面向里 B . 磁感应强度的大小为4 T C . 导线框进入磁场和离开磁场时的速度大小之比为3 : 1 D . 0~3 s的过程中导线框产生的焦耳热为48 J
如图(a)所示,间距为 l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为 θ 的 斜面上.在区域 I 内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度恒为 B 不变;在 区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度 Bt 的大小随时间 t 变化的 规律如图(b)所示.t=0 时刻在轨道上端的金属细棒 ab 从如图位置由静止开始 沿导轨下滑,同时下端的另一金属细棒 cd 在位于区域 I 内的导轨上也由静止释 放.在 ab 棒运动到区域Ⅱ的下边界 EF 之前,cd 棒始终静止不动,两棒均与导 轨接触良好.已知 cd 棒的质量为 m、电阻为 R,ab 棒的质量、阻值均未知,区 域Ⅱ沿斜面的长度为 l,在 t=tx 时刻(tx 未知)ab 棒恰好进入区域Ⅱ,重力加速 度为 g.求:

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  1. (1) 区域 I 内磁场的方向;
  2. (2) 通过 cd 棒中的电流大小和方向;
  3. (3) ab 棒开始下滑的位置离区域Ⅱ上边界的距离;
  4. (4) ab 棒开始下滑至 EF 的过程中,回路中产生总的热量.(结果用 B、l、θ、m、R、g 表示)
如图所示,用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环,PQ为圆环的直径,在PQ的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,但方向相反,一根长为2r、电阻为R的金属棒MN绕着圆心O以角速度 顺时针匀速转动,金属棒与圆环紧密接触。下列说法正确的是(  )

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A . 金属棒MN两端的电压大小为 B . 金属棒MN中的电流大小为 C . 图示位置金属棒中电流方向为从N到M D . 金属棒MN转动一周的过程中,其电流方向不变
如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=0.5m的光滑金属“U”型导轨,导轨右端接有R=1Ω的电阻,在“U”型导轨右侧l=1m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.在t=0时刻,质量为m=0.1kg、内阻r=1Ω导体棒ab以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导轨的电阻忽略不计,g取10m/s2

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  1. (1) 求第一秒内流过ab电流的大小及方向;
  2. (2) 求ab棒进磁场瞬间的加速度大小;
  3. (3) 导体棒最终停止在导轨上,求全过程回路中产生的焦耳热.
如图所示,空间中存在一匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为B、方向与竖直面(纸面)垂直,磁场的上、下边界(虚线)均为水平面。纸面内磁场上方有一个质量为m、总电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd(由均匀材料制成),其上、下两边均与磁场边界平行,边长小于磁场上、下边界的间距。导线框从ab边距磁场上边界为h处自由下落,不计空气阻力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是(   )

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A . ab边刚进入磁场时,受到的安培力大小为 B . 导线框通过磁场上边界的过程中,下落的速度可能一直增大 C . 导线框通过磁场上边界的过程中,下落的速度可能先减小再增大 D . 导线框通过磁场下边界的过程中,下落的速度可能先增大再减小
如图所示,质量为m、边长为L、电阻为R的正方形导线框abcd,线框平面竖直且ab边水平。ab边下方L处存在匀强磁场区域Ⅰ,其宽度也为L,磁感应强度的大小为B,方向垂直纸面向里。区域Ⅰ下方2L处存在足够大的匀强磁场区域Ⅱ,方向垂直纸面向外。将线框从距磁场区域Ⅰ上边界 的高度为L处由静止释放,运动中线框平面始终与磁场方向垂直且ab边始终保持水平,当ab边匀速穿过磁场区域Ⅰ和进入磁场区域Ⅱ时,线框做匀速运动,重力加速度为 下列说法正确的是(   )

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A . 线框进入磁场区域Ⅰ的过程中,线框中感应电流的方向为顺时针 B . 线框ab边刚进入磁场区域Ⅰ时,ab两点间的电势差 C . 线框穿过磁场区域Ⅰ的过程中,线圈中产生的焦耳热为 D . 磁场区域Ⅱ的磁感应强度大小为
如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨 固定在竖直平面内,两导轨间的距离 ,导轨间连接的定值电阻 。导轨上放一质量 的金属杆 ,金属杆始终与导轨垂直且接触良好,导轨间金属杆的电阻 ,其余电阻不计。整个装置处于磁感应强度 的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向里,重力加速度 。现让金属杆从 下方某一水平位置由静止释放,忽略空气阻力的影响。

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  1. (1) 求金属杆的最大速度大小
  2. (2) 若从金属杆开始下落到刚达到最大速度的过程中,电阻 上产生的焦耳热 ,求此过程中:

    ①金属杆下落的高度

    ②通过电阻 上的电荷量

在一范围足够大、方向竖直向下、磁感应强度大小B=0.2T的匀强磁场中,有一水平放置的光滑导体框架,其宽度L=0.4m,如图所示,框架上放置一质量m=0.5、电阻R=1Ω的金属杆cd,框架的电阻不计.若cd杆在水平外力的作用下以加速度a=2m/s2由静止开始向右做匀变速直线运动,求:

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  1. (1) 前5s内金属杆的平均感应电动势;
  2. (2) 第5s末回路中的电流;
  3. (3) 第5s末作用在cd杆上的水平外力大小.
如图甲所示,我国歼-15舰载机已能在“辽宁号”和“山东号”航空母舰上着舰,它的阻拦系统原理是,飞机着舰时,通过阻拦索对舰载机施加作用力,使舰载机在甲板上短距离滑行后停止。新一代航母阻拦系统的研制引入了电磁阻拦技术,基本原理如图乙所示:在航母甲板上装有两相互平行间距为 的水平金属导轨 间接一阻值为 的电阻,一根质量为 、长度为 的金属棒 垂直搁置在两导轨之间,金属棒与导轨接触良好,电阻值也为 ,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为 。着舰时,质量为 的舰载机以 的速度着落,通过绳索钩住轨道上的金属棒,同时关闭动力系统,舰载机和金属棒一起减速滑行,经过时间 后停下。已知舰载机减速运动时的阻力是其重力的 倍,绳索与金属棒绝缘,不考虑绳索的长度变化。求:

  1. (1) 舰载机与金属棒一起运动的最大感应电流 和此时金属棒两端的电势差
  2. (2) 着舰后舰载机在甲板上运动的最大距离
  3. (3) 整个过程中电阻 上消耗的电能
模型小组设计在模型火箭主体底部安装4台相同的电磁缓冲装置,以减少模型火箭落地过程中的减速冲击。如图所示,装置主要由可视为闭合矩形导线框的缓冲滑块P,和固定于模型火箭主体的绝缘光滑磁性滑轨Q两部分组成。其中P的总电阻为R、上缘边长地面为L。Q的内部存在垂直线框平面、磁感强度为B的稳定匀强磁场,火箭主体及4套滑轨的总质量为m。火箭着地时,滑块P首先触地并在地面弹力作用下迅速减速到零,此时火箭主体仍有大小为的竖直速度。然后在电磁缓冲装置的作用下,火箭进一步减速。(不计空气阻力及滑块与滑轨间摩擦力)

  1. (1) 求P减速为零时,其上缘中的电流大小I及所受安培力的方向;
  2. (2) 求P减速刚为零时,火箭的加速度a;
  3. (3) 定性画出P速度为零时到Q触地前,火箭运动可能的v-t图像(仅要求作出图像)。
如图所示,两宽度均为d的水平匀强磁场I、II,磁感应强度大小均为B,两磁场区域间距为。一电阻为R、边长也为d的正方形金属线框从磁场上方距离为d处由静止下落,匀速通过磁场I,再进入磁场II。已知下落过程中线框平面始终在竖直平面内,重力加速度为g,不计空气阻力。求:

  1. (1) 线框在磁场I中的速度v1及进入磁场I过程通过线框的电量q;
  2. (2) 线框在磁场II中运动的最大加速度大小a。
如图所示,两根平行光滑金属导轨置于水平面内,轨道间距为l,轨道右端接有电阻R,金属棒与两导轨垂直并保持良好接触,金属导轨和金属棒的电阻忽略不计。金属导轨之间存在匀强磁场,磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度的大小为B。当施加垂直杆的水平向右的外力,使杆以速度v向右匀速运动,下面说法正确的是(   )

A . 杆中感应电流方向由a流向b B . 所受水平外力的大小为 C . 所受安培力的大小为 D . 电阻R上消耗的功率P为