题目内容

如图所示，质量为m，高为h的矩形线框自某一高度自由下落后，通过一宽度也为h的匀强磁场，则线框通过磁场过程中产生的焦耳热：（　　）
①可能等于2mgh
②可能大于2mgh
③可能小于2mgh
④可能为零．
A．①②④B．②③④C．①②③D．①②③④

线圈进入磁场和线圈离开磁场的过程，由于磁通量的变化产生感应电动势，最终导致受到安培力，根据楞次定律，“来拒去留”，故安培力一直向上；
①若FA=G，匀速通过磁场区；
②若FA＞G，减速通过磁场区；
③若FA＜G，加速通过磁场区；
根据能量守恒定律，重力势能的减小量等于动能的增加量和内能的增加量之和；
若减速，内能的增加量大于重力势能的减小量，即大于2mgh，故②正确；
若匀速，内能的增加量等于重力势能的减小量，即等于2mgh，故①正确；
若加速，内能的增加量小于重力势能的减小量，即小于2mgh，故③正确；
线圈进入磁场和线圈离开磁场的过程，一定有感应电流，故内能一定增加，故④错误；
故选：C．
练习册系列答案
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利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度．其中2为力敏传感器，3为数字电压表，5为底部长为L的线框．当外界拉力作用于力敏传感器的弹性梁上时，数字电压表上的读数U与所加外力F成正比，即U=KF，式中K为比例系数．用绝缘悬丝把线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用软细铜丝连接线框与电源．当线框中电流为零时，输出电压为U0；当线框中电流为I时，输出电压为U．则磁感应强度的大小为（　　）
A．B=
U
KIL
B．B=
U0
KIL
C．B=
2U+U0
KIL
D．B=
|U-U0|
KIL
如图所示，空间被分层若干个区域，分别以水平线aa＇、bb＇、cc＇、dd＇为界，每个区域的高度均为h，期中区域Ⅱ存在垂直于纸面向外的匀强磁场，区域Ⅲ存在垂直于纸面向里且与区域Ⅱ的磁感应强度大小相等的匀强磁场。竖直面内有一边长为h、质量为m的正方形导体框，导体框下边与aa＇重合并由净值开始自由下落，导体框下边刚进入bb＇就做匀速直线运动，之后导体框下边越过cc＇进入区域Ⅲ，导体框的下边到达区域Ⅲ的某一位置时又开始做匀速直线运动。求：从导体框下边刚进入bb＇时到下边刚处dd＇时的过程中，导体框中产生的热量。（已知重力加速度为g，导体框始终在竖直面内运动且下边始终水平）
如图所示，水平面上固定有平行导轨，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下．同种合金做的导体棒ab、cd横截面积之比为2：1，长度和导轨的宽均为L，ab的质量为m，电阻为r，开始时ab、cd都垂直于导轨静止，不计摩擦．给ab一个向右的瞬时冲量I，在以后的运动中，cd的最大速度Vm、最大加速度am、产生的电热各是多少？
如图所示，在竖直平面内一足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L1=0.4m，放置在磁感应强度为B1=5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于轨道平面向里，一质量为m=0.8kg的金属棒ab，垂直于MN、PQ紧贴在导轨上并与导轨接触良好，其接入在导轨间的电阻r=1Ω。金属导轨上端连接右侧的电路。R1=1.0Ω，R2=1.5Ω。R2两端通过细导线连接质量M=0.12kg的正方形金属框cdef，正方形边长L2=0.2m，每条边的电阻r0=1.0Ω，金属框处在一方向垂直纸面向里的磁感应强度B2=3T的匀强磁场中。现将金属棒由静止释放，不计其他电阻及摩擦，g取10m/s2。

（1）将K断开，求棒下滑过程中达到的最大速率vm以及速率达到0.5vm时棒的加速度大小；
（2）将开关K闭合后，从棒释放到细导线刚好没有拉力的过程中，棒上产生的电热为2J，求此过程棒下滑的h。（结果保留两位有效数字）
如图，电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨PX、QY相距L=0.5m，底端连接电阻R=2Ω，导轨平面倾斜角θ=30°,匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1T。质量m=40g、电阻R=0.5Ω的金属棒MN放在导轨上，金属棒通过绝缘细线在电动机牵引下从静止开始运动，经过时间t1=2s通过距离x=1.5m，速度达到最大，这个过程中电压表示数U0=8.0V，电流表实数I0=0.6A，示数稳定，运动过程中金属棒始终与导轨垂直，细线始终与导轨平行且在同一平面内，电动机线圈内阻r0=0.5Ω，g=10m/s2.。求：
         
（1）细线对金属棒拉力的功率P多大？
（2）从静止开始运动的t1=2s时间内，电阻R上产生的热量QR是多大？
（3）用外力F代替电动机沿细线方向拉金属棒MN，使金属棒保持静止状态，金属棒到导轨下端距离为d=1m。若磁场按照右图规律变化，外力F随着时间t的变化关系式？
（15分）如图所示，在水平面内固定一光滑“U”型导轨，导轨间距L=1m，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.5T．一导体棒以v0=2m/s的速度向右切割匀强磁场，导体棒在回路中的电阻r=0.3Ω，定值电阻R=0.2Ω，其余电阻忽略不计．求：

（1）回路中产生的感应电动势；
（2）R上消耗的电功率；
（3）若在导体棒上施加一外力F，使导体棒保持匀速直线运动，求力F的大小和方向．
如图所示，半径为 r、电阻不计的两个半圆形光滑导轨并列竖直放置，导轨端口所在平面刚好水平。在轨道左上方端口M、N 间接有阻值为R 的小电珠，整个轨道处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，两导轨间距为L，现有一质量为 m，电阻也是R 的金属棒ab 从MN 处由静止释放，经一定时间到达导轨最低点，此时速度为 v 。

（1）求金属棒 ab 到达时，受到的安培力的大小和方向。
（2）求金属棒 ab 从MN 到的过程中，小电珠上产生的热量。
一个用绝缘材料制成的扁平薄圆环，其内、外半径分别为、，厚度可以忽略。两个上下表面都带有电荷，每个面的电荷面密度为已知常量。薄圆环绕通过环心垂直环面的轴以转动。将一半径为、电阻为并与薄圆环共面的导线圆环与薄圆环同心放置。试求：

（1）薄圆环转动时在圆心处产生的磁感应强度为多少？
（2）若薄圆环以大小不变的角加速度减速转动，时刻的角速度为，在薄圆环减速运动过程中导线圆环中的感应电动势为多少？
提示：（1）角加速度表示单位时间里角速度的变化量。
（2）半径为、通有电流的圆线圈（环形电流），在圆心处产生的磁感应强度为（为已知常量）

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