如图,光滑的U型金属导轨PQMN水平地固定在竖直向上的匀强磁场中.磁感应强度为B,导轨的宽度为L,其长度足够长,QM之间接有一个阻值为R的电阻,其余部分电阻不计。一质量为m,电阻也为R的金属棒ab,恰能放在导轨之上并与导轨接触良好。当给棒施加一个水平向右的冲量,棒就沿轨道以初速度v0开始向右滑行。求:
⑴开始运动时,棒中的瞬间电流i和棒两端的瞬间电压u分别为多大?
⑵当棒的速度由v0减小到v0/10的过程中,棒中产生的焦耳热Q是多少?棒向右滑行的位移x有多大?
如下图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l.匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B.两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1、R2.两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数皆为μ.已知杆1被外力拖动,以恒定的速度v0沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略.求此时杆2克服摩擦力做功的功率.
半径为a的圆形区域内有均匀磁场,磁感应强度为B="0.2" T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心放置,磁场与环面垂直,其中a="0.4" m,b="0.6" m,金属环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为R0="2" Ω,一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计.
(1)若棒以v0="5" m/s的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′的瞬间(如下图所示)MN中的电动势和流过灯L1的电流;
(2)撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°,若此时磁场随时间均匀变化,其变化率为,求L1的功率.
一个“”形导轨PONQ,其质量为M="2.0" 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="0.60" kg的金属棒CD跨放在导轨上,CD与导轨间的动摩擦因数是0.20,CD棒与ON边平行,左边靠着光滑的固定立柱a、b.匀强磁场以ab为界,左侧的磁场方向竖直向上(图中表示为垂直于纸面向外),右侧磁场方向水平向右,磁感应强度的大小都是0.80 T,如图3-6-16所示.已知导轨ON段长为0.50 m,电阻是0.40 Ω,金属棒CD的电阻是0.2 Ω,其余电阻不计.导轨在水平拉力作用下由静止开始以0.2 m/s2的加速度做匀加速直线运动,一直到CD中的电流达到4 A时,导轨改做匀速直线运动.设导轨足够长,取g="10" m/s2.求:
图 3-6-16
(1)导轨运动起来后,C、D两点哪点电势较高?
(2)导轨做匀速运动时,水平拉力F的大小是多少?
(3)导轨做匀加速运动的过程中,水平拉力F的最小值是多少?
(4)CD上消耗的电功率P="0.8" W时,水平拉力F做功的功率是多大?
如图3-6-14所示,在倾角为30°的斜面上,固定两条无限长的平行光滑导轨,一个匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度B="0.4" T,导轨间距L="0.5" m.两根金属棒ab、cd平行地放在导轨上,金属棒质量mab="0.1" kg,mcd="0.2" kg,两金属棒总电阻r="0.2" Ω,导轨电阻不计.现使金属棒ab以v="1.5" m/s的速度沿斜面向上匀速运动,求:
图3-6-14
(1)金属棒cd的最大速度;
(2)在cd有最大速度时,作用在金属棒ab上的外力做功的功率.
如图 3-6-15 所示,质量为 m、边长为 l 的正方形线框,在竖直平面内从有界的匀强磁场上方由静止自由下落.线框电阻为 R,匀强磁场的宽度为 H(l<H),磁感应强度为 B.线框下落过程中 ab 边始终与磁场边界平行且水平.已知 ab 边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动,加速度大小都是g.求:
图3-6-15
(1)ab 边刚进入磁场与 ab 边刚出磁场时的速度;
(2)线框进入磁场的过程中产生的热量;
(3)cd 边刚进入磁场时线框的速度.