伟航同学向大家表演“遥控飞机穿隧洞”。这一过程简化为如下运动模型：水平路面上卡车载着长 L="6m" 的水泥管，遥控飞机（可视为质点）以初速度v1=1m/s，加速度 a1=2m/s2 进入水泥管做匀加速直线运动。求：
（1）若卡车静止在水平路面上，则遥控飞机穿过水泥管所用时间t为多少？
（2）若卡车此时以v2=4m/s的初速度，大小为4m/s2的加速度a2与遥控飞机迎面刹车，则遥控飞机穿过水泥管所用时间t＇多少？（计算结果可用根号表示）
据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得了部分成功。航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行，相对地面速度大约6.5×103m/s，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长20km，电阻为800Ω的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的，磁感应强度为4×10-5 T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。根据理论设计，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可以产生约3A的感应电流，试求：
（1）金属悬绳中产生的感应电动势；
（2）悬绳两端的电压；
（3）航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能（已知地球半径为6.4×103 km）。
交流发电机转子是匝数n =100，边长L =20cm的正方形线圈，置于磁感应强度
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，已知线圈的电阻r =1Ω，外电路电阻R =99Ω。试求：
（1）电动势的最大值Em ；
（2）交变电流的有效值I；
（3）外电阻R上消耗的功率PR
如图所示，在同一水平面的两导轨ab,cd相互平行，并在竖直向上的磁场中，磁场的磁感应强度B为1.2T，一根质量为3.6kg、有效长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速运动。
（1）金属棒受到的摩擦力多大？
（2）当金属棒中的电流增大到8A时，金属棒能获得的加速度多大？
离子推进器是太空飞行器常用的动力系统，某种推进器设计的简化原理如图1所示，截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区。I为电离区，将氙气电离获得1价正离子，II为加速区，长度为L，两端加有电压，形成轴向的匀强电场。I区产生的正离子以接近0的初速度进入II区，被加速后以速度vM从右侧喷出。I区内有轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在离轴线R/2处的C点持续射出一定速度范围的电子。假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动，截面如图2所示（从左向右看）。电子的初速度方向与中心O点和C点的连线成α角（0<α<90◦）。推进器工作时，向I区注入稀薄的氙气。电子使氙气电离的最小速度为v0，电子在I区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，电离效果越好。已知离子质量为M；电子质量为m，电量为e。（电子碰到器壁即被吸收，不考虑电子间的碰撞）。
求II区的加速电压及离子的加速度大小；
为取得好的电离效果，请判断I区中的磁场方向（按图2说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”）；
ɑ为90◦时，要取得好的电离效果，求射出的电子速率v的范围；
要取得好的电离效果，求射出的电子最大速率vm与α的关系。
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