电动自行车是一种重要的交通工具，都市中每天有数十万辆电动自行车行驶在大街小巷，形成了一道独特的风景。电动自行车提供能量的装置为装在电池盒内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将带动车轮转动。假设有一辆电动自行车，人和车的总质量为120kg。当该车在水平地面上以5m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为36V，通过电动机的电流为5A。若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，g取10m/s2。求：
（1）电动机输出的机械功率
（2）电动机线圈的电阻
(13分)如图6所示，固定的竖直光滑金属导轨间距为
，上端接有阻值为
的电阻，处在方向水平、垂直导轨平面向里的磁感应强度为
的匀强磁场中，质量为
的导体棒与下端固定的竖直轻质弹簧相连且始终保持与导轨接触良好，导轨与导体棒的电阻均可忽略，弹簧的劲度系数为
。初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，使导体棒以初动能
沿导轨竖直向下运动，且导体棒在往复运动过程中，始终与导轨垂直。
(1)求初始时刻导体棒所受安培力的大小
；
(2)导体棒往复运动一段时间后，最终将静止。设静止时弹簧的弹性势能为
，则从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，电阻上产生的焦耳热
为多少？
如图4，光滑水平面上有一质量为
的小车，车上表面水平且光滑，车上装有半径为
的光滑四分之一圆环轨道，圆环轨道质量不计且与车的上表面相切，质量为
的小滑块从跟车面等高的平台以
的初速度滑上小车（
足够大，以至滑块能够滑过与环心O等高的b点），试求：
（1）滑块滑到b点瞬间，小车速度多大？
（2）滑块从滑上小车至滑到环心O等高的b点过程中，车的上表面和环的弹力共对滑块做了多少功？
（3）小车所能获得的最大速度为多少？
磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为
，金属框置于xOy平面内，长边MN长为
平行于y轴，宽为
的NP边平行于x轴，如图5-1所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度
沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为
，最大值为
，如图5-2所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度
沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为
(
)。
（1）简要叙述列车运行中获得驱动力的原理；
（2）为使列车获得最大驱动力，写出MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及与d之间应满足的关系式；
（3）计算在满足第(2)问的条件下列车速度为时驱动力的大小。
由于受地球信风带和盛行西风带的影响，海洋中一部分海水做定向流动，称为风海流，风海流中蕴藏着巨大的动力资源。因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随风海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转，便可用来发电。图11为一利用风海流经典的磁流体发电机原理示意图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块金属板M、N，金属板长为
，宽为
，两板间的距离为
，将管道沿风海流方向固定在风海流中，在金属板之间加一水平匀强磁场，磁感应强度大小为
，方向由南向北，用导线将M、N外侧连接电阻为
的航标灯（图中未画出）。工作时，海水从东向西流过管道，在两金属板之间形成电势差，可以对航标灯供电，设管道内海水的流速处处相同，且速率恒为
，海水的电阻率为
，海水所受摩擦力与流速成正比，比例系数为
。
（1）求磁流体发电机电动势
的大小，并判断M、N两板哪个板电势较高；
（2）由于管道内海水中有电流通过，磁场对管道内海水有力的作用，求此力的大小和方向；
（3）求在
时间内磁流体发电机消耗的总机械能。
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，导轨平面与水平面夹角
，导轨上端跨接一定值电阻
，导轨电阻不计,整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，长为
、电阻为
，重力加速度为
，现将金属棒由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为
时，速度达到最大值
，求：
粤公网安备 44130202000953号