1.如图甲所示,一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Ω,金属框放在表面绝缘的斜面AA′B′B的顶端(金属框上边与AA′重合),自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB′平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与BB′重合),设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移为x,那么v2-x图象如图乙所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,金属框与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,斜面倾角θ=53°取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:(1)金属框下滑加速度a和进入磁场的速度v1(2)金属框经过磁场时受到的安培力FA大小和产生的电热Q(3)匀强磁场的磁感应强度大小B【答案】(1)5m/s2;3m/s(2)5N;5J;(3)【解析】试题分析:(1)在金属框开始下滑阶段;由图可得:x1=0.9m;由牛顿第二定律可得:ma=mgsinθ-μmgcosθ解得a=5m/s2由运动公式:v12=2ax1解得:v1=3m/s(2)由图可知,金属框穿过磁场过程做匀速直线运动,线圈受力平衡,则mgsinθ-μmgcosθ-FA=0解得FA=5N此过程中安培力做功:WA=-FA(L+d)=-5J所以Q=-WA=5J(3)由安培力公式得:FA=BIL由法拉第电磁感应定律得:E=BLv1由闭合电路的欧姆定律得:联立解得:考点:法拉第电磁感应定律;牛顿第二定律;物体的平衡.2.如图甲所示,空间存在一有界匀强磁场,磁场的左边界如虚线所示,虚线右侧范围足够大,磁场方向竖直向下.在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框,ab边长为L=0.2m.线框质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω,在水平向右的外力F作用下,以初速度v0=1m/s一直做匀加速直线运动,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示.以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:试卷第1页,总15页(1)匀强磁场的磁感应强度B;(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;(3)若线框进入磁场过程中F做功为WF=0.27J,求在此过程中线框产生的焦耳热Q.【答案】(1)0.5T;(2)0.75C;(3)0.12J;【解析】试题分析:(1)由图像分析可知:当时刻,力(1分)此时电流(1分)当时刻,力(1分)此时电流(1分)当后,力(1分)联立方程并求解得:(2分)(1分)(2)根据题意:(1分)平均电流(1分)平均电动势(1分)磁通量的变化量(1分)面积变化量(1分)代入数据并整理得:(1分)(3)根据功能关系得:(2分)动能增量(1分)整理得:(2分)考点:牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律、功能关系3.(14分)如图,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P点和N、Q点间各连接一个额定电压为U、阻值恒为R的灯泡,在两导轨间efhg矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B0,且磁场区域可以移动。一电阻试卷第2页,总15页也为R、长度也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上,离灯L1足够远。现让匀强磁场在导轨间以某一恒定速度向左移动,当棒ab刚处于磁场时两灯恰好正常工作,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计。(1)求磁场移动的速度υ0;(2)求在磁场区域经过棒ab的过程中整个回路产生的热量Q;(3)若取走导体棒ab,保持磁场不移动(仍在efhg矩形区域),而是均匀改变磁感应强度,为保证两灯都不会烧坏且有电流通过,试求磁感应强度减小到零的最短时间tmin。【答案】(1)3U/B0l(2)(3)【解析】试题分析:(1)当ab刚处于磁场时,灯正好正常工作,则电路中外电压U外=U,内电压U内=2U,感应电动势为E=3U=Blv另解:E=B0lv0;而E=U外+Ir=U+2(U/R)R=3U联立得:v0=3U/B0l(2)因为匀速移动,所以在磁场区域经过棒ab的过程中,灯一直正常工作,故灯L1(L2)产生的热能棒ab中产生的热能回路中产生的热能(3)经时间t,磁感应强度从B0均匀减小到零感应电动势(1)感应电流(2)联立(1)(2)得(3)保证灯不烧坏,电流的最大植为(4)由(3)式,电流最大对应时间最小,联立(3)(4)得(5)试卷第1页,总15页dNMPQabefghL1L2B0l考点:法拉第电磁感应定律;能量守恒定律.4.如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角=300的斜面上,导轨电阻不计,间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域I和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN,I中的匀强磁场方向垂直斜面向...