高中物理日光灯镇流器的作用和原理计算题

如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、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=0.50Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．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R₀=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s²．已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，求：

（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小以及方向；
（3）导体棒受到的摩擦力大小与方向．

如图所示，质量为3Kg的导体棒，放在间距为d=1m的水平放置的导轨上，其中电源电动势E=6V，内阻r=0.5Ω，定值电阻R₀=11.5Ω，其它电阻均不计．（g取10m/s²）求：
（1）若磁场方向垂直导轨平面向上，大小为B=2T，此时导体棒静止不动，导轨与导体棒间的摩擦力为多大？方向如何？
（2）若磁场大小不变，方向与导轨平面成θ=60°角（仍与导体棒垂直），此时导体棒所受的摩擦力多大？

如图所示，光滑的平行导轨间距为L，倾角为θ，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源，电路中其余电阻不计，将质量为m、电阻为R的导体棒由静止释放，求：

（1）释放瞬间导体棒所受安培力的大小和方向；
（2）导体棒在释放瞬间的加速度大小．

水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）．现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如图所示，问：

（1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？

在同一水平面上的两导轨互相平行，相距 m，并处于竖直向上的匀强磁场中，一根质量为kg的金属棒放在导轨上，与导轨垂直，如图所示，当导体棒中电流A，金属棒做匀速直线运动，当金属棒中电流A时金属棒将获得m/s²加速度，求该匀强磁场的磁感应强度。

如图所示，两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。导体棒a与b的质量均为m，电阻值分别为R_a=R，R_b=2R。b棒放置在水平导轨上足够远处，a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g。

（1）求a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向；
（2）求最终稳定时两棒的速度大小；
（3）从a棒开始下落到最终稳定的过程中，求b棒上产生的内能。

如图，水平放置的光滑的金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感强度大小为B，方向与导轨平面夹为α，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直．电源电动势为E，内电阻r，定值电阻为R，其余部分电阻不计．则当电键调闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？

如图所示，在倾角为37°的固定金属导轨上，放置一个长L=0.4m、质量m=0.3kg的导体棒，导体棒垂直导轨且接触良好。导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源，电阻R＝2.5Ω，其余电阻不计，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现外加一与导体棒垂直的匀强磁场，（sin37°=0.6，cos37°=0.8 g=10m/s²）求：

（1）使导体棒静止在斜面上且对斜面无压力，所加磁场的磁感应强度B的大小和方向；
（2）使导体棒静止在斜面上，所加磁场的磁感应强度B的最小值和方向。

赤道附近的地磁场可以看作是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是0.5×10^-4T。如果赤道上有一根沿东西方向的直导线长为20m，通有从东向西的电流30A，问：地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？

音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.下图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P流向Ｑ，大小为I．求此时线圈所受安培力的大小和方向。

音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.下图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为 $L$，匝数为 $n$，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为 $B$，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从 $P$流向 $Q$，大小为 $I$．

（１）求此时线圈所受安培力的大小和方向。
（２）若此时线圈水平向右运动的速度大小为 $v$，求安培力的功率．

如图所示，倾角为θ的光滑斜面上有一根水平方向的通电直导线恰好静止。已知直导线长为l，质量为m，电流方向垂直于纸面向外，电流强度为I，整个装置处在匀强磁场中。则

（1）匀强磁场的磁感强度的最小值B₁的大小和方向是怎样的？
（2）要使静止在斜面上的通电直导线对斜面无压力，匀强磁场的磁感强度的最小值B₂的大小和方向是怎样的？

如图所示，与导轨等宽的导体棒ab放在水平的导轨上，导体棒的质量为2㎏，导轨的宽度L=0.5m，放在磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，当导体棒中通过5A的电流时，ab刚好向右做匀速运动。求：

⑴导体棒受到的安培力有多大？
⑵导体棒受到的摩擦力有多大？
(3)若导体棒中通过的电流为10A时，导体棒获得的加速度多大？

如图所示，在与水平方向成θ角的光滑金属导轨间连一电源，在相距L的平行导轨上放一质量为m的金属棒ab，棒上通过的电流为I，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止，则：

（1）匀强磁场的磁感强度为多大？
（2）欲使导体棒静止在导轨上，求外加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及方向。

一根长L= 30cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，通入向右的电流。

（1）当导线中通以I₁ = 2A的电流时，导线受到的安培力大小为 1.8×10^-6N，则该磁场的磁感应强度为多少？
（2）若该导线中通以的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？