如图(a)所示,两根足够长的平行光滑导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面的夹角为α,导轨电阻不计,整个导轨放在垂直导轨平面向上的匀强磁场中。长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m。两金属导轨的上端与右端的电路连接,R是阻值可调的电阻箱,其最大值远大于金属棒的电阻值。将金属棒由静止释放,当R取不同的值时,金属棒沿导轨下滑会达到不同的最大速度vm,其对应的关系图像如图(b)所示,图中v0、R0为已知,重力加速度取g。请完成下列问题:
(1)匀强磁场的磁感应强度为多少?
(2)金属棒的电阻值为多少?
(3)当R=R0时,由静止释放金属棒,在金属棒加速运动的整个过程中,通过R的电量为q,求在这个过程中R上产生的热量为多少?
(4)R取不同值时,R的电功率的最大值不同。有同学认为,当R= R0时R的功率会达到最大。如果你认为这种说法是正确的,请予以证明,并求出R的最大功率;如果你认为这种说法是错误的,请通过定量计算说明理由。
如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长。电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成370角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为0.2kg。电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25。求:
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻消耗的功率为
,求该速度的大小;
(取
,
,
)
如图所示为交流发电机示意图,匝数为匝的矩形线圈,边长分别为
和
,内阻为
,在磁感应强度
的匀强磁场中绕
轴以
的角速度匀速转动,线圈和外部
的电阻
相接.求:
(1)断开时,电压表示数;
(2)电键合上时,电压表和电流表示数;
(3)通过电阻的电流最大值是多少?电阻
上所消耗的电功率是多少?
如图一台理想变压器,其原线圈匝,副线圈
匝,并接一个
的负载电阻,其它电阻均不计。求:
(1)当原线圈接在直流电源上时,电压表示数为多大?
(2)当原线圈接在输出电压的交变电源上时,电压表示数和电流表的示数各为多大?此时变压器的输入功率为多大?
有一个边长为,匝数为
匝的正方形闭合线圈处在磁场中,在
秒时间内穿过闭合线圈的磁场的磁感应强度B按如图的B-t图所示的规律变化。求:
(1)闭合线圈中的感应电动势多大?
(2)如果闭合线圈的总电阻是,把一个电阻为
的电热器连接在它的两端,在
秒时间内通过电热器的电荷量多大?
如图所示,两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中.开启上部连通左右水银的阀门A,当温度为300 K平衡时水银的位置如图,其中左侧空气柱长度L1=50cm,左侧空气柱底部的水银面与水银槽液面高度差为h2=5cm,左右两侧顶部的水银面的高度差为h1=5cm,大气压为75 cmHg。求:
①右管内气柱的长度L2,
②关闭阀门A,当温度升至405 K时,左侧竖直管内气柱的长度L3.