高中物理日光灯镇流器的作用和原理计算题

如图所示，PQ和MN为水平放置的平行金属导轨，间距为l=1.0m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=20g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M=30g。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10m/s²。

（1）若导轨是光滑的，为了使物体c能保持静止，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？
（2）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为水平、平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab垂直导轨跨放在导轨上，棒的质量m=0.2㎏，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M=0.3㎏，棒与导轨间的动摩擦因数=0.5，匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，则应在棒中通入多大的电流？电流方向如何？（取g=10m/s²）

如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中通有大小为I、方向垂直纸面向里的电流，欲使导体棒静止在斜面上，可以加方向垂直于导体棒的匀强磁场。

求：（1）若匀强磁场的方向在水平方向，则磁场方向向左还是向右？磁感应强度为多大？
（2）若匀强磁场的方向在竖直方向，则磁场方向向上还是向下？磁感应强度为多大？
（3）沿哪个方向加匀强磁场可使磁感应强度最小？磁感应强度最小是多少？

如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E＝50V，内阻r＝1Ω的电源和滑动变阻器R，导轨的宽度d＝0.2 m，倾角θ=37°。质量m＝0.11kg的细杆ab垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B＝2.2T的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计。现调节R使杆ab静止不动。sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10 m/s2。求：

（1）杆ab受到的最小安培力F1和最大安培力F2；
（2）滑动变阻器R有效电阻的取值范围。

水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为，M和P之间接入电动势为的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为，电阻为的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与水平面夹角为且指向右斜上方，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)若的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，的大小至少为多少？此时的方向如何？

利用超导体可以实现磁悬浮，如图是超导磁悬浮的示意图。在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块质量为m的永磁铁从圆环的正上方缓慢下移，由于超导圆环跟磁铁之间有排斥力，结果永磁铁悬浮在超导圆环的正上方h₁高处平衡。

（1）若测得圆环a点磁场如图所示，磁感应强度为B₁，方向与水平方向成θ₁角，问此时超导圆环中电流的大小和方向？
（2）在接下来的几周时间内，人们发现永磁铁在缓慢下移。经过较长时间T后，永磁铁的平衡位置在离桌面h₂高处。有一种观点认为超导体也有很微小的电阻，只是现在一般仪器无法直接测得，超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，并设想超导电流随时间缓慢变化的I²-t图，你认为哪张图相对合理，为什么？
（3）若测得此时a点的磁感应强度变为B₂，夹角变为θ₂，利用上面你认为相对正确的电流变化图，求出该超导圆环的电阻。

如图8－1－16所示，平行金属导轨与水平面的夹角α＝37°，处于B＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中．质量m＝10 g、有效长度L＝10 cm的金属杆，与导轨的动摩擦因数μ＝0.5，电源电动势E＝2 V．试分析：当变阻器阻值R为何值时，金属杆可以静止在斜面上？(其余电阻不计)

图8－1－16

如图甲所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有两根竖直放置相距为L平行光滑的金属导轨，顶端用一阻直为R的电阻相连，两导轨所在的竖直平面与磁场方向垂直。一根质量为m的金属棒从静止开始沿导轨竖直向下运动，当金属棒下落龙时，速度达到最大，整个过程中金属棒与导轨保持垂直且接触良好。重力加速度为g，导轨与金属棒的电阻可忽略不计，设导轨足够长。求：

（l）通过电阻R的最大电流；
（2）从开始到速度最大过程中，金属棒克服安培力做的功W_A；
（3）若用电容为C的平行板电容器代替电阻R，如图乙所示，仍将金属棒从静止释放，经历时间t的瞬时速度v₁。

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。