如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场,其方向和导轨所在平面垂直,电阻为r的金属棒PQ可在导轨上无摩擦滑动,导轨间距为L1,其间连接一阻值为R的电阻,导轨电阻不计。金属棒在沿导轨方向的拉力作用下以速度v向右匀速运动。⑴求PQ两端的电压;⑵求金属棒所受拉力的大小;⑶试证明:金属棒沿导轨向右匀速移动距离L2的过程中,通过电阻R的电荷量等于。
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.
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?