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    （12分）如图（a）为一研究电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器（电阻不计）能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t图像。平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计，导轨平面与水平方向夹角θ=30°。轨道上端连接一阻值R=1.0Ω的定值电阻，金属杆MN的电阻r=0.5Ω，质量m=0.2kg，杆长L=1m跨接在两导轨上。在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，闭合开关s，让金属杆MN从图示位置由静止开始释放，其始终与轨道垂直且接触良好。此后计算机屏幕上显示出如图（b）所示的，I-t图像（g取10m/s2），求：

    （1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和在t=0.5s时电阻R的热功率；
    （2）估算0~1.2s内通过电阻R的电荷量及在R上产生的焦耳热；
    （3）若在2.0s时刻断开开关S，请定性分析金属杆MN 0~4.0s末的运动情况；并在图（c）中定性画出金属杆MN 0~4.0s末的速度随时间的变化图像。

    （1）B=0.625T；1.21W；（2）1.29C（1.26C~1.35C格均正确）；1.2J（1.152J~1.296J均正确）；（3）图像如图所示。

    解析试题分析：（1）由I-t图像可知，当金属杆达到稳定运动时的电流为1.60A，
    杆受力平衡：mgsinθ=BIL   （1分）
    解得（1分）
    由图可知，当t=0.5s时，I=1.10A；
    P=I2R=1.102×1.0W=1.21W          （1分）
    （2）1.2s内通过电阻的电量为图线与t轴包围的面积，由图知：
    总格数为129格（126~135格均正确）
    q=129×0.1×0.1C=1.29C（1.26C~1.35C格均正确）   （1分）
    由图知：1.2s末杆的电流I=1.50A   （1分）
    ∵
    ∴（1分）
    ∵
    ∴（3.024m~3.24m均正确）（1分）
    ∵（1分）
    ∴
    =（1.728J~1.944J均正确）（1分）
    （1.152J~1.296J均正确）（1分）
    （3）由图像分析，金属杆在1.6s内随着位移的变大，做加速度逐渐变小的速度变大的直线运动；1.6s~2.0s内随着位移的变大，做匀速直线运动；2.0s时刻断开电键，2.0s~4.0s金属杆做匀加速直线运动，其加速度为a=5m/s2。（1分）图像（1分）
    考点：安培力、平衡力、牛顿第二定律，能量守恒定律，电磁感应定律的计算。

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：单选题

    如图所示，MN、PQ为水平放置的平行导轨，通电导体棒ab垂直放置在导轨上，已知导体棒的质量m=1kg，长l=2.0m，通过的电流I=5.0A，方向如图所示，导体棒和导轨间的动摩擦因数。若使导体棒水平向右匀速运动，要求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场最小，则所加磁场的方向与轨道平面的夹角是

    A．30°B．45°C．60°D．90°

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    如图所示是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B。当S1闭合时，电磁铁将吸引衔铁D，使触头C接通电路工作。  

    （1）如果闭合S2，当S1断开时，由于电磁感应作用，要延迟一段时间，弹簧才将衔铁D拉起使触头C断开电路，这种延迟是由于线圈    （填“A”或“B”）的作用。
    （2）如果断开S2，当S1断开时，则    （填“仍有”或“无”）延时作用。  

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    如图所示电路，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，则(   )

    A．S闭合瞬间．A、B同时亮，然后A逐渐变暗到熄灭，B变得更亮；S断开瞬间，A亮一下才熄灭，B立即熄灭
    B．S闭合瞬间，LA很亮，LB逐渐亮；S断开瞬间，LA逐渐熄灭，LB立即熄灭
    C．S闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA熄灭，LB亮度不变；S断开瞬间，LA亮一下才熄灭，LB立即熄灭；
    D．S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮；S断开瞬间，LA、LB立即熄灭

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （20分）其同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为R=0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r=R/3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m=0.5kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落h=0.3m时，测得U=0.15V。（细线与圆盘间没有滑动国，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g=10m/s2）

    （1）测U时，a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？
    （2）求此时铝块的速度大小；
    （3）求此下落过程中铝块机械能的损失。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （20分）如图（a）所示，两条间距为h的水平虚线之间存在方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度大小按图（b）中B-t图象变化（图中Bo已知）。现有一个“日”字形刚性金 属，线框ABCDEF，它的质量为m，EF中间接有一开关S，开关S闭合时三条水平边框的电阻均为R，其余各边电阻不计。AB=CD=EF=L，AD=DE=h。用两根轻质的绝缘细线把线框竖直悬挂住，AB边恰好在磁场区域M1 N1和M2N2的正中间，开始开关S处于断开状态。t0（未知）时刻细线恰好松弛，此后闭合开关同时剪断两根细线，当CD边刚进入磁场上边界Mi Ni时线框恰好做匀速运动（空气阻力不计）。求：
    （1）t0的值；
    （2）线框EF边刚离开磁场下边界M2N2时的速度；
    （3）从剪断细线到线框EF边离开磁场下边界M2N2的过程中金属线框中产生的焦耳热。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示（俯视），MN和PQ是两根固定在同一水平面上的足够长且电阻不计的平行金属导轨．两导轨间距为L=0.2m，其间有一个方向垂直水平面竖直向下的匀强磁场B1=5.0T。导轨上NQ之间接一电阻R1=0.40，阻值为R2=0.10的金属杆垂直导轨放置并与导轨始终保持良好接触。两导轨右端通过金属导线分别与电容器C的两极相连。电容器C紧靠着带小孔a（只能容一个粒子通过）的固定绝缘弹性圆筒。圆筒内壁光滑，筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场B2，O是圆筒的圆心，圆筒的内半径为r=0.40m。

    （1）用一个大小恒为10N，平行于MN水平向左的外力F拉金属杆，使杆从静止开始向左运动求：当金属杆最终匀速运动时杆的速度大小；
    （2）当金属杆处于（1）问中的匀速运动状态时，电容器C内紧靠极板且正对a孔的D处有一个带正电的粒子从静止开始经电容器C加速后从a孔垂直磁场B2并正对着圆心O进入筒中，该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒。已知粒子的比荷q/m=5×107（C/kg），该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失，不计粒子重力和空气阻力，则磁感应强度B2多大（结果允许含有三角函数式）。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分）如图所示，abcd是一边长为l的匀质正方形导线框，总电阻为R，今使线框以恒定速度v水平向右穿过方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域．已知磁感应强度为B，磁场宽度为3l，求线框在进入磁场区和穿出磁场区两个过程中a b两点间电势差的大小．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （12分）如图所示，两光滑平行导轨的间距为L=2m，左端连接一阻值为R=40Ω的电阻；把该装置垂直于磁场、放入磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中。在导轨上放一电阻为r=10Ω的导体棒，导体棒与导轨接触良好;若在一拉力F的作用下，导体棒以v=10m/s的速度匀速向右运动，

    求：（1）导体棒上产生的感应电动势为多少？
    （2）电路中的感应电流多大？电路中电流的方向如何（顺时针或逆时针）？
    （3）拉力F的值为多大？

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