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题文

如图MN为金属杆,在竖直平面内贴着光滑金属平行导轨下滑,导轨间距L=10cm,导轨上端接有电阻R=0.5Ω,导轨与金属杆电阻不计,整个装置处于B=0.5T的与纸面垂直的水平匀强磁场中,已知杆稳定下落时,每秒钟有0.02J的重力势能转化为电能,求杆稳定下落的速度有多大?

 

科目 物理   题型 综合题   难度 中等
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目前我国正在研制一种新型发电机,叫做磁流体发电机。如图所示是它的原理图。将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,但从总体来说呈中性)以水平速度v通过两水平放置的平行金属板的空间,空间存在磁感应强度为B的匀强磁场,这时金属板就会聚集电荷,形成电压。设金属板长度为a,宽度为b,两板间距为d,并且有电阻R接在两板间。该等离子体充满板间的空间,其电阻率为ρ,求S闭合后。

(1)通过R的电流;
(2)两板间的电场强度的大小;
(3)为使等离子体以恒定速度v通过磁场,必须使通道两端保持一定的压强差,压强差Δp为多大?

如图12-12所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ,水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置,金属棒从O点开始以加速度a向右运动,求t秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是____________________.

图12-12

电磁炉专用平底锅的锅底和锅壁均由耐高温绝缘材料制成.起加热作用的是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环.导电环所用的材料单位长度的电阻R=0.125π Ω/m,从中心向外第n个同心圆环的半径为rn=(2n-1)r1(n为正整数且n≤7),已知r1="1.0" cm.当电磁炉开启后,能产生垂直于锅底方向的变化磁场,已知该磁场的磁感应强度B的变化率为,忽略同心导电圆环电流之间的相互影响.
(1)求出半径为rn的导电圆环中产生的感应电动势瞬时表达式;
(2)半径为r1的导电圆环中感应电流的最大值I1m是多大?(计算中可取π2=10)
(3)若不计其他损失,所有导电圆环的总功率P是多大?

一有界匀强磁场区域如图12-65所示,质量为m、电阻为R、半径为r的圆形线圈一半在磁场内,一半在磁场外,t=0时磁感应强度为B,以后均匀减小直至为零,磁感应强度的变化率为一常数k,线圈中产生感应电流,在磁场力作用下运动,不考虑重力影响.求:

图12-65
(1)t=0时刻线圈的加速度;
(2)线圈最后做匀速直线运动时回路中的电功率.

在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图12-64所示.在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好.空间中存在竖直向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B.将开关S1闭合,S2断开,电压表和电流表的示数分别为U1和I1,金属棒仍处于静止状态;再将开关S2闭合,电压表和电流表的示数分别为U2和I2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直.设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ.忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g.求:

图12-64
(1)金属棒到达NQ端时的速度大小;
(2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量.

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