题目内容

如图，所示，光滑的金属导轨ad与bc与两个定值电阻R1、R2相连组成闭合的矩形导体框，导体框水平放置，金属棒ef与ad及bc边垂直并接触良好，空间存在着方向竖直向下的匀强磁场，磁感强度为B，已知电阻=R；=4R，其它部分电阻忽略不计，ad与bc相距为L，给ef施加一个与之垂直的水平恒力F，求：①ef棒做匀速运动时的速度是多大？②当ef棒做匀速运动时，电阻R2消耗的电功率多大？
（1）        （2）

练习册系列答案
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如下图所示，一个“U”形金属导轨PMNQ，其质量为M＝2 kg，放在光滑绝缘的水平面上，处于匀强磁场中，另有一根质量为m＝0.6 kg的金属棒CD与MN边平行放置在导轨上，CD边左边靠着固定的卡口a、b，卡口能阻止CD棒向左运动。匀强磁场以图中虚线为界，左侧的磁场B1方向竖直向上(区域无限大)，右侧的磁场B2方向水平向左，磁感应强度的大小都是0.80 T，如图所示。导轨MN段长为0.50 m，电阻为0.40 Ω，金属棒CD的电阻是0.40 Ω，其余电阻不计，CD与导轨间的动摩擦因数为0.20。若在导轨上作用一个方向水平向左，大小为2.4 N的恒力，设导轨足够长，取g＝10 m/s2。
求：导轨运动过程中的最大加速度和最大速度。
如图所示，MN和PQ是竖直放置相距1m为的滑平行金属导轨(导轨足够长，电阻不计)，其上方连有＝9Ω的电阻和两块水平放置相距d＝20cm的平行金属板A．C，金属板长1m，将整个装置放置在图示的匀强磁场区域，磁感强度B＝1T，现使电阻＝1Ω的金属棒ab与导轨MN、PQ接触，并由静止释放，当其下落h＝10m时恰能匀速运动(运动中ab棒始终保持水平状态，且与导轨接触良好)．此时，将一质量＝0.45g，带电量q＝1.0×的微粒放置在A．C金属板的正中央，恰好静止．g＝10m/).求：

(1)微粒带何种电荷？ab棒的质量是多少？
(2)金属棒自静止释放到刚好匀速运动的过程中，电路中释放多少热量？
(3)若使微粒突然获得竖直向下的初速度，但运动过程中不能碰到金属板，对初速度有何要求？该微粒发生大小为的位移时，需多长时间？
 
有一足够长的平行金属导轨，电阻不计，导轨光滑，间距l＝2m，导轨沿与水平方向成θ＝度倾斜放置，在底部连接有一个阻值为R＝3Ω的电阻．现将一个长为2m，质量m＝0.2kg，电阻r＝2Ω的金属棒自轨道顶部沿轨道自由滑下，经过一段距离后进入一垂直轨道平面的匀强磁场中，如图所示．磁场上部有边界，下部无边界，磁感强度B＝0.5T．金属棒进入磁场后又运动了＝30m后开始做匀速直线运动，在做匀速直线运动之前这段时间内，电阻R上产生了Q＝36J的热量，取g＝10m/．求：

(1)金属棒进入磁场后速度v＝15m/s时的加速度a的大小及方向
(2)磁场的上部边界距导轨顶部的距离s．
 
如图所示，由电磁感应现象形成的电源和平行板电容器相连接。电源内有固定的25匝线圈，穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化规律如(b)图。平行板电容器两个极板水平放置，板间距离d=2cm．两极板间有一个带电微粒，质量m=1.0×kg，带负电。电量为q=1.8×C．假设t=0时，上极板电势高，且此时带电微粒的即时速度为零，假定带电微粒的运动不会碰到极板。试求：

(1)微粒所受电场力是它重力的多少倍？
(2)微粒在30ms末的瞬时速度。
(3)微粒在30ms末相对于起始位置的位移。
如图甲所示,100匝的圆形线圈，线圈两端与同一平面内放置的光滑平行导轨两端相连，导轨宽L＝0.5m,长也为L的导体棒MN垂直放在导轨上且与导轨良好接触。电路中接入的电阻R=5Ω,导轨、导体棒与线圈电阻均不计。在导轨平面范围内有匀强磁场B1＝0.4T垂直穿过，方向垂直纸面向外。在线圈内有垂直纸面向内的匀强磁场B2 ，线圈中的磁通量随时间变化的图像如图乙所示.请根据下列条件分别求解：


（1）如导体棒MN在外力作用下保持静止，求t=2s时刻导体棒受到的安培力。
（2）如导体棒MN在外力作用下 ，在匀强磁场B1中向右作匀速直线运动，运动速度大小为v＝25m/s,求t=2s时刻导体棒受到的安培力。
近期《科学》中文版的文章介绍了一种新技术--航天飞缆，航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖曳力，它还能清理"太空垃圾"等。从1967年至1999年17次试验中，飞缆系统试验已获得部分成功。该系统的工作原理可用物理学的基本定律来解释。
下图为飞缆系统的简化模型示意图，图中两个物体P，Q的质量分别为mP、mQ，柔性金属缆索长为l，外有绝缘层，系统在近地轨道作圆周运动，运动过程中Q距地面高为h。设缆索总保持指向地心，P的速度为vP。已知地球半径为R，地面的重力加速度为g。
（1）飞缆系统在地磁场中运动，地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。设缆索中无电流，问缆索P、Q哪端电势高？此问中可认为缆索各处的速度均近似等于vP，求P、Q两端的电势差；
（2）设缆索的电阻为R1，如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流，相应的电阻为R2，求缆索所受的安培力多大；
（3）求缆索对Q的拉力FQ。
如图所示，总质量是m的闭合线圈，静止于水平支持面上，有一狭长水平导轨垂直穿过此线圈．现有一质量为m的条形磁铁，沿导轨通过线圈．已知磁铁进入线圈前的动能为，离开线圈时的动能为．若各处的摩擦力都不计，试计算磁铁通过线圈时共产生多少热量．
如图所示，U形金属框架MNQP放置在水平桌面上，MN与PQ的间距为0.3m，一根质量为57.6g的金属杆AC放置在框架上，且AQ=CN=0.6m，杆与框架的最大静摩擦力为0.288N，它与框架围成的回路总电阻为0.3Ω，有一与导轨平面垂直、磁感强度=3.25T的匀强磁场穿过导轨平面，若此磁场以0.4T/s的变化率均匀变化，经过多少时间才能使AC运动?

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