高中物理日光灯镇流器的作用和原理计算题

导轨式电磁炮实验装置如图所示，两根平行长直金属导轨固定在绝缘水平面上，其间安放金属滑块。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。若电源提供的强大电流为I=8.0×10⁵A，两导轨间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度大小B=2T。若导轨内侧间距L=1.5cm，滑块的质量m=24g,，试求：
（1）滑块运动过程中受到的安培力的大小；
（2）要使滑块获得v=3.0km/s的速度，导轨至少多长。

如图所示，质量m＝1kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L＝1 m的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内）。右侧回路中，电源的电动势E＝8V、内阻r＝1Ω，额定功率为8W、额定电压为4V的电动机M正常工作。取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g＝10 m/s²。试求：

（1）电动机当中的电流I_M与通过电源的电流I_总。
（2）金属棒受到的安培力大小及磁场的磁感应强度大小。

如右图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10^－2 kg的通电直导线，电流强度I＝1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s²)

如图所示，在与水平面成=30⁰角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计．空间存在着匀强磁场，磁感应强度B="0." 20 T，方向垂直轨道平面向上．导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m="2." 0×10^-2kg，回路中每根导体棒电阻r=" 5." 0×10^-2Ω，金属轨道宽度l="0." 50 m．现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力，使之匀速向上运动．在导体棒ab匀速向上运动的过程中，导体棒cd始终能静止在轨道上．g取10 m/s²，求：(1)导体棒cd受到的安培力大小；(2)导体棒ab运动的速度大小；(3)拉力对导体棒ab做功的功率．

如图甲，在水平桌面上固定着两根相距0.2m,相互平行的无电阻轨道P和轨道一端固定一根电阻为0.0l Ω的导体棒a，轨道上横置一根质量为40g、电阻为0.0lΩ的金属棒b，两棒相距0.2m．该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中．开始时，磁感应强度B₀="0.10" T(设棒与轨道间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等，g取10 m/s²)

（1）若从t=0开始，磁感应强度B随时间t按图乙中图象所示的规律变化，求在金属棒b开始运动前，这个装置释放的热量是多少?
（2）若保持磁感应强度B₀的大小不变，从t=0时刻开始，给b棒施加一个水平向右的拉力，使它做匀加速直线运动．此拉力F的大小随时间t变化关系如图丙所示．求匀加速运动的加速度及b棒与导轨间的滑动摩擦力．

如图所示，光滑斜面的倾角=30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l₁=lm，bc边的边长l₂=0．6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0．1Ω，线框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F=10N．斜面上ef线（ef∥gh）的上方有垂直斜面向上的均匀磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如B-t图象，从线框由静止开始运动时刻起计时．如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh的距离s=5．1m，g取10m/s²。求：

（1）线框进入磁场时匀速运动的速度v；
（2）ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t；
（3）线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热

电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，则

（1）轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？
（2）安培力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦）

如图所示，在倾角θ＝30°的斜面上，固定一金属框，宽l＝0.25 m，接入电动势E＝12 V、内阻不计的电池．垂直框面放置一根质量m＝0.2 kg的金属棒ab，它与框架间的动摩擦因数μ＝，整个装置放在磁感应强度B＝0.8 T、垂直框面向上的匀强磁场中。当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(框架与金属棒的电阻不计，g取10 m/s²)

如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m，通过电流为I的导线，若另加一匀强磁场，下列情况下，导线始终静止在斜面上（重力加速度为g）：

（1）若磁场方向竖直向下，则磁感应强度B为多少？
（2）若使磁感应强度最小，求磁感应强度的方向和磁感应强度的最小值．

如图所示，PQ和EF为水平放置的平行金属导轨，间距为l＝1.0 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M＝30 g．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B＝0. 2 T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10 m/s².若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？

如图所示，PQ和MN是固定于水平面内间距L=1.0m的平行金属轨道，轨道足够长，其电阻可忽略不计。两相同的金属棒ab、cd放在轨道上，运动过程中始终与轨道垂直，且接触良好，它们与轨道形成闭合回路。已知每根金属棒的质量m=0.20kg，每根金属棒位于两轨道之间部分的电阻值R=1.0Ω；金属棒与轨道间的动摩擦因数μ=0.20，且与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。整个装置处在竖直向上、磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中。取重力加速度g=10m/s²。

（1）在t=0时刻，用垂直于金属棒的水平力F向右拉金属棒cd，使其从静止开始沿轨道以a=5.0m/s²的加速度做匀加速直线运动，求金属棒cd运动多长时间金属棒ab开始运动；
（2）若用一个适当的水平外力F′向右拉金属棒cd，使其达到速度v₁=20m/s沿轨道匀速运动时，金属棒ab也恰好以恒定速度沿轨道运动。求：
①金属棒ab沿轨道运动的速度大小；
②水平外力F′的功率。

如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m且足够长的平行导轨，它们与水平面间的夹角均为θ=37°，在M、P两点间连接一个电源，电动势E=10V，内阻r=1Ω；一质量为m=1kg的导体棱ab横放在两导轨上，其电阻R=0.9Ω，导轨及连接电阻不计，导体棒与金属导轨的摩擦因数为μ=0.1，整个装置处天垂直水平向上的匀强磁场中，求要使导体棒静止在导轨上，磁感应强度的最大值和最小值各是多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8．结论可以用分数表示）

如图所示，两光滑金属导轨，间距d="0.2" m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B="0.1" T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R="3" Ω，桌面高H="0.8" m，金属杆ab质量m="0.2" kg、电阻r="1" Ω，在导轨上距桌面h="0.2" m高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s="0.4" m，g="10" m/s²，求：

（1）金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小；
（2）整个过程中R放出的热量．

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，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=0.04kg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，金属导轨的其它电阻不计，g取10m/s²。已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，试求：

（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力的大小。

如图所示，导体杆质量为，电阻为，放在与水平面夹角为的倾斜金属导轨上，导轨间距为，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为，电源的内阻不计,重力加速度为。求：

（1）若导体光滑时,电源的电动势为多大能使导体杆静止在导轨上；
（2）若导体杆与导轨间的动摩擦因数为，且不通电时导体杆不能静止在导轨上，要使杆在导轨上匀速下滑，电源的电动势应为多大。