如图所示,水平地面上方有一高度为H、上、下水平界面分别为PQ、MN的匀强磁场,磁感应强度为B.矩形导线框ab边长为l1,bc边长为l2,导线框的质量为m,电阻为R.磁场方向垂直于线框平面向里,磁场高度H>l2.线框从某高处由静止落下,当线框的cd边刚进入磁场时,线框的加速度方向向下、大小为;当线框的cd边刚离开磁场时,线框的加速度方向向上、大小为.在运动过程中,线框平面位于竖直平面内,上、下两边总平行于PQ.空气阻力不计,重力加速度为g.求:
(1)线框的cd边刚进入磁场时,通过线框导线中的电流;
(2)线框的ab边刚进入磁场时线框的速度大小;
(3)线框abcd从全部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中,通过线框导线横截面的电荷量.
磁悬浮列车的运动原理如图所示,在水平面上有两根水平长直平行导轨,导轨间有与导轨面垂直且方向相反的匀强磁场B1和B2,B1和B2相互间隔,导轨上有金属框abcd。当磁场B1和B2同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时,金属框也会由静止开始沿导轨向右运动。已知两导轨间距L1=0. 4 m,两种磁场的宽度均为L2,L2=ab,B1=B2=1.0T。金属框的质量m=0.1kg,电阻R=2.0Ω。金属框受到的阻力与其速度成正比,即f=kv,k=0.08 kg/s,只考虑动生电动势。求:
(1)开始时金属框处于图示位置,判断此时金属框中感应电流的方向;
(2)若磁场的运动速度始终为v0=10m/s,在线框加速的过程中,某时刻线框速度v1=7m/s,求此时线框的加速度a1的大小;
(3)若磁场的运动速度始终为v0=10m/s,求金属框的最大速度v2为多大?此时装置消耗的总功率为多大?
如图所示,两足够长平行金属导轨间的距离L=1m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.5 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.5Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒能静止在导轨上。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R =4Ω,其它电阻不计,g取10 m/s 2。已知sin=0.6,cos=0.8,求:
(1)导体棒受到的安培力大小;
(2)导体棒受到的摩擦力大小和方向;
(3)若把匀强磁场B的方向改为竖直向上、大小改为1.0T,且已知导体棒与金属导轨间的动摩擦因数为μ=0.1,其它条件都不变,求改变磁场的瞬间导体棒的加速度大小。
如图甲所示,静止在水平面上的等边三角形金属闭合线框,匝数n=10,总电阻,边长L=0.3m,处在两个半径均为r=0.1m的圆形匀强磁场中,线框顶点与右侧圆心重合,线框底边与左侧圆直径重合,磁感应强度垂直水平面向外,垂直水平面向里,随时间t的变化如图乙所示,线框一直处于静止状态,计算过程中近似取.下列说法正确的是( )
A.t=0时刻穿过线框的磁通量为0.5Wb
B.t=0.2s时刻线框中感应电动势为1.5V
C.内通过线框横截面的电荷量为0.18C
D.线框具有向左的运动趋势
如图甲为电动汽车无线充电原理图,M为受电线圈,N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图,线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S,a、b两端连接车载变流装置,磁场平行于线圆轴线向上穿过线圈。下列说法正确是
A. 当线圈N接入恒定电流时,不能为电动汽车充电
B. 当线圈N接入正弦式交变电流时,线圈M两端产生恒定电压
C. 当线圈M中的磁感应强度增加时,有电流从a端流出
D. 充电时,△t时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加△B,则M两端电压为
如图所示,两个固定的光滑四分之一圆弧轨道PM、QN所在的竖直平面平行,且PQ连线与轨道所在平面垂直,轨道间距为L,圆弧所在圆的半径为r,轨道下端M、N处切线水平,轨道上端P、Q连接有阻值为R的定值电阻,轨道处在辐向的磁场中,磁场方向垂直轨道所在圆弧面,圆弧面上磁感应强度大小处处为B,一根导体棒放在轨道的上端P、Q处并由静止释放,导体棒向下运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体棒的质量为m,导体棒和轨道电阻均不计,重力加速度为g。若导体棒从PQ运动到MN过程中,定值电阻R上产生的热量为E,则导体棒从静止运动到MN的过程中,下列说法正确的是( )
A.电阻R中的电流方向为从a到b
B.当导体棒的速度为v时,电阻R的瞬时功率为
C.通过电阻R的电量为
D.在MN位置时,对轨道的压力大小为