Question

高考物理真题：电磁综合题C组

Answer 1

13.（15 分）如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈 ，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数 ，边长 、 ，电阻 。磁感应强度 在 内从零均匀变化到 ，在 内从 均匀变化到 ，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求∶

（1） 时线圈内感应电动势的大小 和感应电流的方向;
（2）在 内通过线圈的电荷量 ;
（3）在 内线圈产生的焦耳热 。

32.（13分）载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为 ，式中常量 ， 为电流强度， 为距导线的距离。在水平长直导线 正下方，矩形线圈 通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示。开始时 内不通电流，此时两细线内的张力均为 。当 通以强度为 的电流时，两细线内的张力均减小为 ；当 内的电流强度变为 时，两细线的张力均大于 。

（1）分别指出强度为 、 的电流的方向；
（2）求 分别通以强度为 和 电流时，线圈受到的安培力 与 大小之比;

（3）当 内的电流强度为 时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为 ，求 。

25.（20 分）如图，两条相距 的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为 的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为 的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小 ， 随时间 的变化关系为 ，式中 为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界 （虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为 ，方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在 时刻恰好以速度 越过 ，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求∶
（1）在 到 时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值;
（2）在时刻 穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。

电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为 ，电容器的电容为 。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为 ，电阻不计。炮弹可视为一质量为 、电阻为 的金属棒 ，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关 接 ，使电容器完全充电。然后将 接至 ，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为 的匀强磁场(图中未画出)， 开始向右加速运动。当 上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零， 达到最大速度，之后离开导轨。问：

电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是

A.只将轨道长度L变为原来的2倍
B.只将电流I增加至原来的2倍
C.只将弹体质量减至原来的一半
D.将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变

音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机. 题7图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为 ，匝数为 ，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为 ，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从 流向 ，大小为 .

(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向。

(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为 ，求安培力的功率.