水平直导线通以恒定电流I.在其正下方有一闭合矩形线圈 abcd.线圈从静止开始释放.则线圈在下落过程中感应电流方向是 ;下落加速度重力加速度.——青夏教育精英家教网—

如下图，水平直导线通以恒定电流I，在其正下方有一竖直放置的闭合线圈abcd，线圈从静止开始释放，则线圈在下落过程中：

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如图所示，两平行金属导轨MN、PQ被固定在同一水平面内，间距为L，电阻不计。导轨的M、P两端用直导线连结一可控的负载电阻，在PM的右侧有方向竖直向下的磁场，其磁感应强度随坐标x的变化规律为B=kx（k为正常数）。一直导体棒ab长度为L，电阻为r，其两端放在导轨上。现对导体棒持续施加一外力作用，经过很短的时间，导体棒开始以速度v沿x轴正方向匀速运动，通过调节负载电阻的阻值使通过导体棒中的电流强度I保持恒定。从导体棒匀速运动到达x=x₀处开始计时，经过时间t，求（用L、k、r、v、I、x₀、t表示）：
（1）该时刻负载电阻消耗的电功率；
（2）时间t内负载电阻消耗的电能；
（3）时间t内回路中磁通量变化量的大小。

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（20）导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示，固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F的作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F方向相同，导线MN始终与导线框形成闭合电路，已知导线MN电阻为R，其长度L，恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B，忽略摩擦阻力和导线框的电阻。

（1）通过公式推导验证：在时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能，也等于导线MN中产生的焦耳热Q。
（2）若导线的质量m=8.0g，长度L=0.1m，感应电流I=1.0A，假设一个原子贡献1个自由电子，计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率v（下表中列出了一些你可能用到的数据）。

（3）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动自由电子和金属离子（金属原子失去电子后剩余部分）的碰撞，展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子运动模型：在此基础上，求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力的表达式。