电磁感应中切割类问题 知识点题库

如图所示,等腰梯形内分布着垂直纸面向外的匀强磁场,它的底边在x轴上且长为3L,高为L,底角为45°.有一边长也为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域,在t=0时刻恰好位于如图所示的位置.若以顺时针方向为导线框中电流正方向,在下面四幅图中能正确表示导线框中电流和位移关系的是(   )

A . B .    C . D .

如图,由某种粗细均匀的总电阻为5R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ab、dc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滑动的全过程中(   )

A . PQ中电流先增大后减小 B . PQ两端电压先增大后减小 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,空间中存在一匀强磁场区域,磁场方向与竖直面(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正方形导线框abcd,其上、下两边均为磁场边界平行,边长小于磁场上、下边界的间距.若线框自由下落,从ab边进入磁场时开始,直至ab边到达磁场下边界为止,线框下落的速度大小可能(  )

A . 始终减小 B . 始终不变 C . 始终增加 D . 先减小后增加
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨的其它电阻不计,g取10m/s2 . 已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,试求:

  1. (1) 导体棒受到的安培力大小;

  2. (2) 导体棒受到的摩擦力的大小.

如图,两平行金属导轨位于同一水平面上,相距l,左端与一电阻R相连;整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向竖直向下,一质量为m的导体棒置于导轨上,在水平外力作用下沿导轨从静止 开始以加速度a向右匀加速运动,运动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好,已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,导轨和导体棒的电阻均可忽略,求:

  1. (1) t时刻导体棒产生的电动势的大小;
  2. (2) t时刻电阻R消耗的功率;
  3. (3) t时间内流过R的电荷量.
如图为一种直流发电机的结构示意图,直流发电机由两块永磁铁、线圈和换向器组线缠绕而成.永磁体N、S极相对,中间区域视为匀强磁场,磁感应强度为B。线圈由N匝导线缠绕而成,面积为S,可绕如图所示的轴线匀速转动,角速度为ω。换向器由两个半铜环和两个电刷构成,半铜环分别与线圈中导线的两端固连,线圈和半铜环绕着轴线以相同角速度转动。电刷位置固定,作为输出端与外电路相连(图中未画出)。每当线圈转到中性面位置时,半铜环和电刷会交换接触,以保持输出电流方向不变,且交换时间极短可忽略。下列说法正确的是(   )

A . 当线圈按照图示的方向转动时,电刷a的电势比b的电势高 B . 当线圈转到图示位置时,线圈中产生的电动势为零 C . 该发电机产生电动势的最大值为NBSω D . 该发电机产生电动势的最大值是有效值的
如图所示,在竖直向下的 y 轴两侧分布有垂直纸面向外和向里的磁场,磁感应强度均随位置坐标按 B=B0+ky(k为正常数)的规律变化。两个完全相同的正方形线框甲和乙的上边均与 y 轴垂直,甲的初始位置高于乙的初始位置,两线框平面均与磁场垂直。现同时分别给两个线框一个竖直向下的初速度 vl 和 v2 , 设磁场的范围足够大,当线框完全在磁场中运动时,不考虑两线框的相互作用,下列说法正确的是(   )

A . 运动中两线框所受磁场的作用力方向相反 B . 若 v1=v2 , 则开始时甲所受磁场力等于乙所受磁场力 C . 若 v1>v2 , 则开始时甲中的感应电流一定大于乙中的感应电流 D . 若 v1<v2 , 则最终稳定状态时甲的速度可能大于乙的速度
如图所示,两根平行光滑金属导轨MN,PQ,放在水平面上,导轨间距L,左端向上弯曲,电阻不计,匀强磁场方向竖直向上,磁感应大小为B,导体棒a与b的质量均为 m,电阻分别为R与2R,b棒放在水平导轨上足够远处,a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放,运动过程中导轨与导体棒接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g:

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  1. (1) 求a棒滑到底端刚要进入磁场时的动量大小;
  2. (2) 求a棒滑到底端刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向;
  3. (3) 求最终稳定时两棒的速度大小;
  4. (4) 从a棒开始下滑到最终稳定的过程中,求b棒上产生的内能。
如图所示为一交流发电机的原理示意图,装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场,发电机的矩形线圈abcd在磁场中可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察,图中发电机的线圈只画出了其中的1匝,用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1=50cm,bc边和ad边的长度L2=20cm,匝数n=100匝,线圈的总电阻r=5.0Ω,线圈转动的角速度ω=282rad/s,外电路的定值电阻R=45Ω,匀强磁场的磁感应强度B=0.05T。电流表和电压表均为理想电表,滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计,计算中取π=3.14, =1.41。求:

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  1. (1) 请推导出线圈在匀速转动过程中感应电动势最大值Em的表达式(用题中已知物理量的符号表示),并求出此最大值Em
  2. (2) 求线圈匀速转动过程中电流表的示数I;
  3. (3) 线圈从图示位置开始转过30°时的瞬时感应电动势e。
如图甲所示,质量、电阻分布均匀的正方形导体线框随传送带向右运动,离开传送带后速度大小 ,方向水平进入右侧等间距分布的匀强磁场,落地前线框一直保持水平,落地后不再弹起。传送带右侧磁场个数足够多,高度足够大,俯视图如乙所示,每个磁场的宽度 ,磁场之间的距离 ,磁感应强度 ;线框 总质量 、边长 、电阻

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  1. (1) 求线框刚进入磁场Ⅰ时 两点的电势差
  2. (2) 求线框从进入磁场Ⅰ到落地过程中水平方向的位移;
  3. (3) 传送带上有与线框 仅电阻不同的两种线框,依次进入磁场,不考虑线框之间的相互影响, ,为使两种线圈在落地后能够分开,磁感应强度应当满足什么条件?
如图,两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ相距为L,倾角 =30°,N、Q两点间接有阻值为R的电阻,整个装置处于垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。质量为m、长为L、阻值为R的金属杆放在导轨上,与导轨接触良好。t= 0时,用一沿导轨向下的变力F拉金属杆,使金属杆从静止开始沿导轨向下做加速度为g的匀加速直线运动。已知重力加速度的大小为g,不计导轨电阻,求∶

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  1. (1) 金属杆下滑距离d时,电阻R两端的电压;
  2. (2) 拉力F随t变化的关系式。
如图所示,竖直固定的足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为L,其电阻不计。完全相同的两金属棒ab、cd垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终良好接触,已知两棒的质量均为m,电阻均为R,cd棒放置在水平绝缘平台上,整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B。ab棒在竖直向上的恒力作用下由静止开始向上运动,当ab棒向上运动的位移为x时恰好达到最大速度,此时cd棒对绝缘平台的压力也恰好为零,重力加速度为g,求:

  1. (1) ab棒的最大速度vm
  2. (2) 在ab棒由静止运动到最大速度的过程中回路产生的焦耳热Q;
  3. (3) ab棒由静止运动到最大速度的过程中经历的时间t。
如图所示,两条相距L的足够长平行导轨放置在倾角为 的斜面上,阻值为R的电阻与导轨相连,质量为m的光滑导体棒MN垂直于导轨放置,整个装置在垂直于斜面向下的匀强磁场中,磁场磁感应强度的大小为B。轻绳一端与导体棒相连,另一端跨过定滑轮与一个质量也为m的物块相连,且滑轮与杆之间的轻绳与斜面保持平行,物块距离地面足够高,导轨电阻不计、导体棒电阻为r,轻绳与滑轮之间的摩擦力不计,重力加速度为g。从将物块由静止释放,导体棒滑行距离x速度达到最大,求此过程中:

  1. (1) 导体棒的最大速度;
  2. (2) 导体棒的最大加速度;
  3. (3) 导体棒产生的热量。(友情提醒:g不得用 代入)
如图所示为“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。闭合开关后,导体棒AB、灵敏电流计G、开关S、导线组成闭合电路。当导体棒AB静止不动时,灵敏电流计指针(填“会”或“不会”)偏转;AB棒向右运动时,灵敏电流计指针(填“会”  或“不会”)偏转;AB棒竖直向上运动时,灵敏电流计指  针(填“会”或“不会”)偏转。

如图所示,在竖直平面内有一半径为L的半圆形光滑金属导轨CPD,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向里(图中未画出),CD水平,O为圆心,OP竖直,O、D间用电阻为R的导线连接。一长为L、质量为m、电阻为R的均匀金属棒,能绕水平轴O在竖直平面内自由转动,棒与导轨始终接触良好,不计摩擦及其他电阻,重力加速度为g。若棒从CO处静止释放,第一次到达OP处时的角速度为 ,则下列说法正确的是( )

A . 棒到达OD处速度恰好减为0 B . 棒第一次到达OP处时,两端电势差为UCO= C . 棒第一次到达OP处时,克服安培力做功的功率 D . 棒最终会停下,产生的总焦耳热为mgL
两磁感应强度均为B的匀强磁场区I、III,方向如图所示,两区域中间为宽为s的无磁场区II,有一边长为L(L>s)。电阻为R的均匀正方形金属线框abcd置于区域I,ab边与磁场边界平行,现拉着金属线框以速度v向右匀速运动,则(   )

A . 当ab边刚进入中央无磁场区域II时,ab两点间电压为 B . ab边刚进入磁场区域III时,通过ab边的电流大小为 , 方向 C . 把金属线框从区域I完全拉入区域III的过程中,拉力所做功为 D . 当cd边刚出区域I到刚进入区域III的过程中,回路中产生的焦耳热为
如图所示,“匚”形光滑金属框架 水平固定放置,其中平行的两边 是两足够长的平行导轨,间距为d,整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m的匀质金属杆 放置在两平行导轨上,并始终保持与框架的 边平行。右侧较远处有一小型电机Q,杆 的正中央O点用足够长的不可伸缩的绝缘细线系住,细线另一端连接在电动机的转轴上。电动机工作时,通过水平细线拉动金属杆沿导轨向右运动。电动机输出功率恒定为P,金属杆从静止开始经过t时间速度增大到v。金属杆 的电阻为R,其余电阻均不计。求:

  1. (1) 金属杆 中感应电流的方向;
  2. (2) 速度为v时金属杆的加速度大小;
  3. (3) 该过程中金属杆产生的焦耳热。
如图所示,电阻不计的平行金属导轨PQ、MN固定在倾角α=37°的绝缘斜面上,导轨下端接R0=2的电阻,导轨间的距离d=1m。磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,两导体棒a、b的质量均为m=1kg,接入电路的电阻均为R1=1 , 导体棒a与导轨间的动摩擦因数μ1=0.8,导体棒b与导轨间的动摩擦因数μ2=0.5,开始时导体棒a静止在导轨上,现让b棒从a棒上方一定距离的导轨上由静止释放,当a棒刚要开始运动时,a、b棒恰好相碰,碰后并联在一起向下运动。a、b棒始终与导轨垂直并保持良好的接触。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:

  1. (1) a棒刚要开始运动时,b棒的速度大小;
  2. (2) a、b棒相碰后一起下滑过程中最大速度的大小;
  3. (3) 若两棒相碰后,经过t=7s已经达到最大速度,这段时间内电路中电阻产生的焦耳热量。
电阻不可忽略的导电圆盘的边缘用电阻不计的导电材料包裹,圆盘可绕过圆心O的竖直轴转动,转动过程中接触处在转动时不会产生阻力,空气阻力也忽略不计。用导线将电动势为E的电源、导电圆盘圆心O、圆盘边缘导电材料、电阻和开关连接成闭合回路。如图甲,圆盘区域内有竖直向下的匀强磁场,闭合开关 , 经足够长时间,圆盘转速稳定;如图乙,在A、O之间的一圆形区域内有竖直向下的匀强磁场(圆形磁场区域直径小于圆盘半径),闭合开关 , 经足够长时间,圆盘转速稳定。图甲和图乙中的两个磁场区域固定,其中的磁感应强度大小均为B。则(   )

A . 从上往下看(俯视),圆盘都沿逆时针方向转动 B . 转速稳定时,甲中圆盘转速比乙中圆盘转速大 C . 若断开开关 , 甲中圆盘仍然匀速转动 D . 若断开开关 , 乙中圆盘仍然匀速转动
如图所示,将质量为m的闭合矩形导线框先后两次从图示位置由静止释放,穿过其下方垂直于纸面向里的匀强磁场。第一次线框恰好匀速进入磁场。已知边长为边长为L,磁场的宽度。不计空气阻力。下列判断正确的是(   )

A . 第一次进入磁场过程中,线框减少的重力势能为 B . 第二次刚进入磁场时,线框的加速度大小为 C . 先后两次刚进入磁场时,线圈中的感应电动势之比为 D . 先后两次刚进入磁场时,两点间的电势差之比为
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