(2009年上海高考试题改编)如图,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为s。一质量为m,电阻为r的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,受到F=0.5v+0.4(N)(v为金属棒运动速度)的水平力作用,从磁场的左边界由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大。(已知l=1m,m=1kg,R=0.3W,r=0.2W,s=1m)
(1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v=v0-x,且棒在运动到ef处时恰好静止,则外力F作用的时间为多少?
如图甲所示,不计电阻的U形光滑导轨框架水平放置,框架中间有竖直方向的匀强磁场,导轨间距为1m,有一导体棒ab横放在框架上, 其质量为m=0.1kg,电阻R=4欧,现用轻绳拴住导体棒,轻绳一端通过定滑轮绕在电动机转轴上,另一端通过定滑轮与质量为M=0.3kg的物体相连,电动机的内阻为r=0.1欧,接通电路后,电压表的读数恒为U=8V,电流表的读数恒为I=1A,电动机牵引原来静止的导体棒ab在U形光滑导轨框架水平向右运动,其运动情况如图乙所示(g=10m/s2)。求:
(1)磁感应强度的大小;
(2)导体棒在变速运动阶段产生的热量。
如图所示,在磁感强度B= 2T的匀强磁场中,有一个半径r=0.5m的金属圆环.圆环所在的平面与磁感线垂直.OA是一个金属棒,它沿着顺时针方向以20rad/s的角速度绕圆心O匀速转动.A端始终与圆环相接触OA棒的电阻R=0.1Ω,图中定值电阻R1=100Ω,R2=4Ω,电容器的电容C=100pF.圆环和连接导线的电阻忽略不计,求:
(1)电容器的带电量.哪个极板带正电.
(2)电路中消耗的电功率是多少?
发电机转子是匝数n=100,边长L=20cm的正方形线圈,置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad/s)的角速度转动,当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1Ω,外电路电阻R=99Ω.试求:
(1)写出交变电流瞬时值表达式;
(2)外电阻上消耗的功率;
(3)从计时开始,线圈转过过程中,通过外电阻的电荷量是多少?
在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中,应
将螺线管接入电源后放置在水平桌面上,调节磁传感器的高度,使磁传感器的探管正好在螺线管的 上。启动“绘图”功能后,在显示屏上可观察到B—d图线,如图所示,请根据图像写出实验结果: 。
如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处
于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为
S,电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以
角速度匀速转动,线框中感应电流的有效值I= 。
线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面
的电荷量q= 。