8.如图甲所示,PQNM是表面粗糙的绝缘斜面,abcd是质量m=0.5kg、总电阻R=0.5Ω、边长L=0.5m的正方形金属线框,线框的匝数N=10.将线框放在斜面上,使斜面的倾角由0°开始缓慢增大,当增大到37°时,线框即沿斜面下滑.假设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,现保持斜面的倾角=37°不变,在OO'NM的区域加上垂直斜面方向的匀强磁场,使线框的一半处于磁场中,磁场的磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示.(重力加速度g取10m/s2,
sin37°=0.6)
(1)试根据图乙写出B随时间t变化的函数关系式.
(2)请画出计算判断在t=0时刻线框是否会沿斜面运动?若不运动,请求出从t=0时刻开始经多长时间线框开始发生运动.
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7.如图所示,MON是光滑的祼导线围成的线框,∠MON=60°,线框处在水平面内且置于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,祼导线ab与线框良好接触,接触点a、b与线框顶点O构成等边三角形,祼导线ab能在弹簧S的作用下沿线框匀速向左移动,运动到顶点O以后继续在光滑绝缘导轨上向左运动(绝缘导轨与光滑的祼导线围成的线框在同一水平面内,且光滑连接);已知弹簧的劲度系数为k,导线单位长度的电阻为r,祼导线ab的质量为m.
(1)求ab向左做匀速运动的速度v.
(2)从祼导线ab第一次运动到顶点O开始计算,直到祼导线静止,电路中所产生的焦耳热Q是多少?
6.质量都是m的两个完全相同带等量异种电荷的小球A和B,分别用长均为l的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2l的M、N两点,平衡时小球A、B的位置如图甲所示,线与竖直方向的夹角=30°.当外加水平向左的匀强电场时,两小球的平衡位置如图乙所示,线与竖直方向的夹角也为,小球可视为质点,已知静电力常量为k.求:
(1)A、B两小球的电性及所带的电荷量q.
(2)外加匀强电场的场强E.
5.如图所示,两条平行的足够长的光滑金属导轨与水平面成=53°角,导轨间距离L=0.8m.其上端接一电源和一固定,电源的电动势E=1.5 V,其内阻及导轨的电阻可忽略不计.固定电阻R=4.5Ω,导体棒ab与导轨垂直且水平,其质量m=3×10-2kg,电阻不计.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应B=0.5T.(g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)
(1)将ab棒由静止释放,最终达到一个稳定的速度,求此时电路中的电流.
(2)求ab稳定时的速度.
(3)求ab棒以稳定速度运动时电路中产生的焦耳热功率PQ及ab棒重力的功率PG.
从计算结果看两者大小关系是怎样的?请解释为什么有这样的关系?
4.如图所示,两平行导轨与水平面成角倾斜放置,电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路,细杆与导轨间的摩擦不计.整个装置分别处在下列图所示的匀强磁场中,其中可能使金属细杆处于静止状态的是( )
3.如何所示,平行板电容器竖直放置,A板上用绝缘线悬挂一带电小球,静止时绝缘线与固定的A板成角,移动B板,下列说法正确的是( )
A.S闭合,B板向上平移一小段距离,角变大
B.S闭合,B板向左平移一小段距离,角变大
C.S断开,B板向上平移一小段距离,角变大
D.S断开,B板向左平移一小段距离,角不变
2.水平放置的金属框架处于如图所示的匀强磁场中,金属棒ab置于光滑的框架上且接触良好,从某时刻开始磁感应强度均匀增加,现施加一外力使金属棒ab保持静止,则金属棒ab受到的外力是( )
A.方向向右,且为恒力 B.方向向右,且为变力
C.方向向左,且为恒力 D.方向向左,且为变力
1.如图所示真空中三个点电荷q1、q2、q3固定在一条直线上,q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比为( )
A.(-9)∶4 ∶(-36) B.9∶4 ∶36
C.(-3)∶2 ∶(-6) D.3∶2 ∶6
2.感应电流在磁场中受到的安培力对导线(或导体棒)的运动起阻碍作用,把机械能转化为电能.
[强化练习4]如图所示,足够长的光滑平行金属导轨cd和ef,水平放置且相距L,在其左端固定一个半径为r的四分之三金属光滑圆环,两圆环平行且竖直.在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆,两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路,两金属杆质量均为m,电阻均为R,其余电阻不计.整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中.当用水平向右的恒力拉细杆a,达到匀速运动时,杆b恰好静止在圆环上某处,试求:
(1)杆a做匀速运动时,回路中的感应电流.
(2)杆a做匀速运动时的速度.
(3)杆b静止的位置距圆环最低点的高度.
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1.通电导线(或导体棒)切割磁感线时的平衡问题,一般要综合应用受力分析、法拉第电磁感应定律,左、右手定则和电路的知识.
在这类问题中,感应电流的产生和磁场对电流的作用这两种现象总是相互联系的,而磁场力又将电和力两方面问题联系起来.
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