18.(20分)如图所示,金属线圈abcd,匝数为N,单位长度电阻值为R0,ab边长为d,ac边长为l。金属线圈绕轴OO′,以角速度ω做匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B。从金属线圈的平面与中性面垂直时开始计时,求
(1)线圈中产生感应电动势的最大值和瞬时值的表达式;
(2)在转过60°角的过程中,线圈中产生的平均感应电动势;
(3)在转过60°角的过程中,流过金属导线某截面的电量;
(4)在匀速转过60°角瞬间,线圈ab边所受安培力的大小;
(5)不计转轴摩擦,外力驱动金属线圈匀速转动的平均功率。
17.(18分)质量为M=6kg的小车放在光滑的水平面上,物块A和B的质量均为m=2kg,且均放在小车的光滑水平底板上,物块A和小车右侧壁用一根轻质弹簧连接,不会分离,如图所示。物块A和B并排靠在一起,现用力向右压B,并保持小车静止,使弹簧处于压缩状态,在此过程中外力做功270J。撤去外力,当A和B分开后,在A达到小车底板的最左端位置之前,B已从小车左端抛出。求:
(1)B与A分离时,小车的速度是多大?
(2)从撤去外力至B与A分离时,A对B做了多少功?
(3)假设弹簧伸到最长时B已离开小车,A仍在车上,那么此时弹簧的弹性势能是多大?
16.(16分)如图所示,水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m,a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C,b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力),从贴近a板的左端以v0 =1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场,刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场,最后粒子回到b板的Q处(图中未画出).求P、Q之间的距离L。
15.(16分)一个正方表导线圈边长a=0.2m,共有N=100匝,其电阻r=4Ω,线圈与阻值R=16Ω的外电阻连成闭合回路,线圈所在区域存在着匀强磁场,磁场方向垂直线圈所在平面,如图甲所示,磁场的大小随时间作周期性变化,如图乙所示,求:(1)0.01s时间内通过电阻R的电流大小;(2)t=3s内阻R所产生的焦耳热。
14.(13分)有一电源,电动势为30V,内阻为1Ω,将它与一盏额定电压为6V、额定功率为12W的小灯泡和一台线圈电阻为2Ω的电动机串联形成闭合回路,小灯泡刚好正常发光。求电动机的输出功率。