15、如图(a)所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度v1匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为Ff的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内。
⑴求导体棒所达到的恒定速度v2;
⑵为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少?
⑶导体棒以恒定速度运动时,单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大?
⑷若t=0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动,经过较短时间后,导体棒也做匀加速直线运动,其v-t关系如图(b)所示,已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt,求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。
14、如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度B=1 T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5 m,现有一边长l=0.2 m、质量m=0.1 kg、电阻R=0.1 Ω的正方形线框MNOP以v0=7 m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求:
⑴线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F;
⑵线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q;
⑶线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。
13、两根光滑的长直金属导轨导轨MN、M'N'平行置于同一水平面内,导轨间距为l,电阻不计,M、M'处接有如图所示的电路,电路中各电阻的阻值均为R,电容器的电容为C。长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触,在ab运动距离为s的过程中,整个回路中产生的焦耳热为Q。求:
⑴ab运动速度v的大小;
⑵电容器所带的电荷量q。
12、据报道,最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示。炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接。开始时炮弹在轨道的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w=0.10 m,导轨长L=5.0 m,炮弹质量m=0.30 kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0 T,方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0×103 m/s,忽略摩擦力与重力的影响,通过导轨的电流I=
11、如图(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t),如图(b)所示,两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧顶端。设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g。
⑴问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?
⑵求0到时间t0内,回路中感应电流产生的焦耳热量是 。
10、如图所示,竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,最后又落回到原处,运动过程中线圈平面保持在竖直面内,不计空气阻力,则
A.上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功
B.上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功
C.上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率
D.上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率
9、如图所示,ef、gh为两水平放置相互平行的金属导轨,ab、cd为搁在导轨上的两金属棒,与导轨接触良好且无摩擦.当一条形磁铁向下靠近导轨时,关于两金属棒的运动情况的描述正确的是
A.如果下端是N极,两棒向外运动,如果下端是S极,两棒相向靠近
B.如果下端是S极,两棒向外运动,如果下端是N极,两棒相向靠近
C.不管下端是何极性,两棒均向外相互远离
D.不管下端是何极性,两棒均相互靠近
8、平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd,两棒用细线系住,匀强磁场的方向如图甲所示.而磁感应强度B随时间t的变化图线如图乙所示,不计ab、cd间电流的相互作用,则细线中的张力
A.由0到t0时间内逐渐增大
B.由0到t0时间内逐渐减小
C.由0到t0时间内不变
D.由t0到t时间内逐渐增大
7、如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一根磁铁,磁铁正下方不远处的水平面上放一个质量为m,电阻为R的闭合线圈.将磁铁慢慢托起到弹簧恢复原长时放开,磁铁开始上下振动,线圈始终静止在水平面上,不计空气阻力,则以下说法正确的是
A.磁铁做简谐运动
B.磁铁最终能静止
C.在磁铁振动过程中线圈对水平面的压力有时大于mg,有时小于mg
D.若线圈为超导线圈,磁铁最终也能静止
6、如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时
A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流
B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势
C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同,都是a→b→c→d
D.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力
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