电磁感应中切割类问题 知识点题库

如图示,在匀强磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻. ef为垂直于ab、cd的一根导体杆,可以在ab、cd上无摩擦地滑动. 杆ef及线框的电阻均不计. 开始时,给ef一个向右的初速度v0 , 则 (    )

A . ef将减速向右运动,但不是匀减速 B . ef将匀减速向右运动,最终停止 C . ef将匀速向右运动 D . ef将往返运动

如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R,在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直,现金属线框由距MN的某一高度处从静止开始下落,下落过程中bc边始终保持水平,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域过程的v﹣t图象,图象中坐标轴上所标出的字母和重力加速度大小g均为已知量,则(   )

A . 金属线框初始位置的bc边到边界MN的高度为v1t1 B . 匀强磁场区域的宽度为 +v1(t2﹣t1 C . 金属线框在进入磁场的过程中通过导线横截面的电荷量为(t2﹣t1 D . 金属线框在离开磁场的过程中产生的焦耳热为mgv1(t2﹣t1)+ mv22 mv32

如图,水平的平行虚线间距为d,其间由沿水平方向的匀强磁场,一个阻值为R的正方形金属线圈边长l<d,线圈质量为m,线圈在磁场上方某一高度处由静止释放,保持线圈平面与磁场方向垂直,其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等,不计空气阻力,重力加速度为g,则(  )

A . 线圈下边缘刚进入磁场时的加速度最小 B . 线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热为2mgd C . 线圈在进入磁场和穿出磁场过程中,电流均沿逆时针方向 D . 线圈在进入磁场和穿出磁场过程中,通过导线截面的电荷量相等
如图为某同学的小制作,装置 A 中有磁铁和可转动的线圈。当有风吹向风扇时扇叶转动,引起灯泡发光。引起灯泡发光的原因是(   )

A . 线圈切割磁感线产生感应电流 B . 磁极间的相互作用 C . 电流的磁效应 D . 磁场对导线有力的作用
如图所示,处于光滑水平面上的矩形线圈边长分别为L1和L2 , 电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程。

求:

  1. (1) 拉力大小F;
  2. (2) 拉力的功率P;
  3. (3) 拉力做的功W;
  4. (4) 线圈中产生的电热Q;
  5. (5) 通过线圈某一截面的电荷量q。
如图甲所示,两条平行实线间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 ,一总电阻为 的圆形线圈从靠近左侧实线的位置开始向右做匀速直线运动,圆形线圈产生的感应电动势随时间变化的图线如图乙所示,下列说法正确的是(    )

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A . 圆形线圈的半径为 B . 圆形线圈运动速度的大小为 C . 两实线之间的水平距离 D . 在0.05s,圆形线圈所受的安培力大小为400N
两电阻不计的光滑金属导轨固定在竖直平面内,导轨足够长且间距为l。两质量均为m、电阻均为R的导体棒M、N位于边界水平的匀强磁场上方,距磁场的上边界有一定高度,磁场竖直方向宽度为导体距水平边界高度的3倍,磁场大小为B,方向垂直导轨所在平面,如图所示。先由静止释放导体棒M,M进入磁场恰好匀速运动,此时再由静止释放导体棒N,两导体棒始终水平且与导轨保持良好接触。重力加速度取g,则下列说法正确的是(   )

A . 释放前导体棒M、N距磁场上边界的高度为 B . 导体棒M离开磁场时的速度 C . 导体棒M、N均进入磁场后,两棒间距离减小 D . 两导体棒各自离开磁场时导体棒N的速度较小
如图所示,水平放置的U形导轨宽度为d,左端连接阻值为R的电阻与电容为C的电容器,干路中串联一理想电流表,导轨平面有方向竖直向下、磁感应强度大小满足B=λx(y方向不变)的磁场,式中λ为常量,质量为m、长度为d的金属棒与导轨接触良好,初始位置在x=0处,导轨足够长,磁场区域足够大,电容器原来不带电且耐压足够高,电流表量程足够大,忽略导轨及金属棒的电阻,不计摩擦阻力与其他阻力,现让金属棒在水平拉力作用下向右运动。

  1. (1) 仅闭合开关S1 , 金属棒做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动,求棒位移为x0时电流表示数的计算式;
  2. (2) 仅闭合开关S2 , 若电流表的示数恒为I,求运动过程中金属棒所受拉力的最小值,及此时电容器所储存的电场能;
  3. (3) 仅闭合开关S2 , 当金属棒位移为x1时速度达到v,此时撤去拉力,且x>x1区域的磁感应强度变为B'= λx1 , 求金属棒的最终速度。
如图所示,两条相距 的平行金属导轨固定在水平面上,其右端接一阻值为 的电阻。质量为 的金属杆 静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域 的磁感应强度大小为 方向竖直向下,当该磁场区域以速度 匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为 。设金属杆长为 对应的电阻为 ,金属杆与导轨之间动摩擦因数为 ,导轨电阻不计,导轨足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接粒,求:

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  1. (1) 刚扫到金属杆时,金属杆中感应电流的大小和感应电流方向;
  2. (2) 刚扫到金属杆时,金属杆的加速度大小
  3. (3) 若矩形匀强磁场区域 扫过金属杆过程中,金属杆向右滑动了 ,求此过程中安培力对金属杆做的功。
如图所示,光滑金属导轨DCEF固定在水平面并处于竖直向下的匀强磁场中,CD、EF平行且足够长,CE是粗细均匀、电阻率一定的导体,且与EF夹角为θ(θ<90°),CD和EF的电阻不计。导体棒MN与CE的材料、粗细均相同,用外力F使MN向右匀速运动,从E点开始计时,运动中MN始终与EF垂直且和导轨接触良好。若图中闭合电路的电动势为E,电流为I,消耗的电功率为P,下列图像不正确的是(   )

A . B . C . D .
如图所示,两根足够长的相互平行、间距为d的竖直导轨,它们之间存在垂直两导轨所在平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,下端连接阻值为R的电阻。一根阻值也为R、质量为m的导体棒PQ从导轨顶端由静止开始下滑,假设棒始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,不计一切摩擦和其他电阻,重力加速度大小为g,导体棒下降h高度时速度恰好达到最大。求:

  1. (1) 导体棒的最大速度v
  2. (2) 导体棒下降h高度的过程中通过导体棒的电荷量q
  3. (3) 导体棒下降h高度的过程中导体棒产生的热量Q
如图所示,间距 的两平行光滑金属导轨固定在水平面上,两端分别连接有电阻 ,阻值分别为 ,轨道有部分处在方向竖直向下、磁感应强度大小为 的有界匀强磁场中,磁场两平行边界与导轨垂直,且磁场区域的宽度为 ,一电阻 、质量 、长度也为2m的导体棒 垂直置于导轨上,导体棒现以方向平行于导轨、大小 的初速度沿导轨从磁场左侧边界进入磁场并通过磁场区域,若导轨电阻不计,则下列说法正确的是(   )

A . 导体棒通过磁场的过程中做匀减速直线运动 B . 导体棒通过磁场的整个过程中,流过电阻 的电荷量为2.25C C . 导体棒离开磁场时的速度大小为 D . 导体棒通过磁场的整个过程中,电阻 产生的电热为4.5J
如图所示,平行金属导轨固定在绝缘水平面上,两导轨右端连接阻值为2Ω的定值电阻R,导轨处在垂直于平面向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为1T,质量均为1kg、电阻均为2Ω的金属棒A,B放在导轨上,两金属棒与导轨的动摩擦因数均为0.1,导轨间距为1m,给金属棒a施加一个水平向左的恒力F,当金属棒a匀速运动时,金属棒b刚好要滑动重力加速度g为10m/s2 , 两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨电阻,导轨足够长。求∶

  1. (1) 金属棒a匀速运动时,金属棒b中的电流大小;
  2. (2) 金属棒a匀速运动的速度大小;
  3. (3) 若金属棒a从静止开始运动至达到最大速度的过程中,过金属棒a截面的电荷量为4C,则此过程电阻R中产生的焦耳热为多少。
如图所示,固定位置在同一水平面内的两根平行长直光滑金属导轨的间距为d,其左端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向下,磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量分布均匀)的导体杆在向右运动,且与两导轨保持良好接触,从某时刻起施加一拉力F,F=kv(k为大于0的常数),则此后导体杆的速度随时间变化图像可能为(   )

A . B . C . D .
如图所示,水平面上固定着两根平行的光滑金属导轨,导轨之间接有理想电流表,导轨平面处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属棒垂直导轨放置与导轨接触良好.金属棒在垂直金属棒拉力F作用下水平向右由静止开始运动过程中电流表示数I以的变化率均匀增加.已知磁感应强度 , 金属棒质量 , 长度 , 电阻 . 导轨足够长且电阻不计,下列说法正确的是(   )

A . 加速度a与时间t成正比 B . 时刻,拉力为 C . 时刻,拉力F的瞬时功率为 D . 时刻,电阻消耗的电功率为
如图所示,平放在绝缘水平面的铁芯上分别绕有线圈 , 每个线圈各接有两条光滑的平行金属导轨,金属棒MN、PQ均垂直于导轨放置,MN所在轨道之间有磁感应强度方向竖直向上、大小为的匀强磁场,PQ所在轨道之间有磁感应强度方向竖直向下、大小为的匀强磁场。关于金属棒MN、PQ的运动,下列说法正确的是(   )

A . 当MN在外界作用下向左加速运动时,PQ也向左加速运动 B . 当MN在外界作用下向右匀速运动时,PQ也向右匀速运动 C . 当MN在外界作用下向右减速运动时,PQ向右加速运动 D . 当MN在外界作用下向右加速运动时,PQ也向右加速运动
如图所示,ab为固定在水平面上的半径为l、圆心为O的金属半圆弧导轨,Oa间用导线连接一电阻M。金属棒一端固定在O点,另一端P绕过O点的轴,在水平面内以角速度为逆时针匀速转动,该过程棒与圆弧良好接触。半圆弧内磁场垂直纸面向外,半圆弧外磁场垂直纸面向里,磁感应强度大小均为B,已知金属棒由同种材料制成且粗细均匀,棒长为2l、总电阻为2r,M阻值为r,其余电阻忽略不计。当棒转到图中所示的位置时,棒与圆弧的接触处记为Q点,则(   )

A . 通过M的电流方向为 B . 通过M的电流大小为 C . QO两点间电压为 D . PQ两点间电压为
如图是法拉第发电机的示意图,铜圆盘安装在竖直的铜轴上,处于方向竖直向上的匀强磁场B中,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触,当圆盘按图中方向匀速旋转时,下列说法正确的是(   )

A . 由于穿过圆盘的磁通量不变,故R中无感应电流 B . R中有感应电流通过,方向由b向a C . 转轴Q的电势高于圆盘边缘P的电势 D . 转轴Q的电势等于圆盘边缘P的电势
2022年4月16日上午,被称为“感觉良好”乘组的神州十三号结束太空出差,顺利回到地球。为了能更安全着陆,现设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分;①缓冲滑块,外部由高强度绝缘材料制成,其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd;②返回舱,包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ,缓冲轨道内存在稳定匀强磁场,方向垂直于整个缓冲轨道平面。当缓冲滑块接触地面时,滑块立即停止运动,此后线圈与返回舱中的磁场相互作用,返回舱一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度,从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时,返回舱的速度大小为v0 , 4台电磁缓冲装置结构相同,如图所示,为其中一台电磁缓冲装置的结构简图,线圈的电阻为R;ab边长为L,返回舱质量为m,磁感应强度大小为B,重力加速度为g,一切摩擦阻力不计。求:

  1. (1) 缓冲滑块刚停止运动时,流过线圈ab边的电流大小和方向;
  2. (2) 假设缓冲轨道足够长,线圈足够高,求软着陆速度v的大小;
  3. (3) 若返回舱的速度大小从v0减到v的过程中,经历的时间为t,求该过程中返回舱下落的高度h和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。(结果保留v)
半径分别为r和2r的同心半圆粗糙导轨MN、PQ固定在同一水平面内,一长为r、电阻为2R、质量为m且质量分布均匀的导体棒AB置于半圆轨道上面,BA的延长线通过导轨的圆心O,装置的俯视图如图所示。整个装置位于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。在N、Q之间接有一阻值为R的电阻。导体棒AB在水平外力作用下,以角速度ω绕O顺时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨间的动摩擦因数为µ,导轨电阻不计,重力加速度为g,则下列说法正确的是(   )

A . 导体棒AB两端的电压为 B . 电阻R中的电流方向从Q到N,大小为 C . 外力的功率大小为 D . 若导体棒不动,要产生同方向的感应电流,可使竖直向下的磁场的磁感应强度均匀增加
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