高中物理日光灯镇流器的作用和原理综合题

一总电阻为4Ω的长金属导线做成一半径为50cm的闭合圆环，水平放置，处在竖直向上的匀强磁场中，磁感强度B=2T。长为1m的金属杆OA与圆环良好接触并绕端点O以角速度100rad/s匀速转动（O是圆环的圆心），金属杆的电阻为4Ω。一金属平行轨道宽为0.5m，一端与O相连，另一端与环的C点相连。在轨道上放置一长为1m的金属杆MN，MN与轨道垂直，其电阻为4Ω。不计一切摩擦和轨道电阻。
（1）用外力使MN保持静止状态，求O、A两点间电势差大小的范围。
（2）为使MN处于静止状态，应施加的水平外力的最小值；
（3）保持OA匀速转动的外力的最大功率。

如图12所示，一个被x轴与曲线方程（m）所围的空间中存在着匀强磁场。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.2T。正方形金属线框的边长是L=0.40m，电阻是R=0.1Ω，它的一边与x轴重合，在拉力F的作用下，线框以v=10m/s的速度水平向右匀速运动。试求：
（1）拉力F的最大功率是多少？
（2）拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区？

(1)求圆环下落的最大速度v_m(设磁场区域在竖直方向足够长)；
(2)当圆环下落的加速度为g/2时，求圆环的发热功率P；
(3)已知圆环下落时间为T时，下落高度为H，其速度为v₀(v₀＜v_m＝。若在该时间T内，圆环内产生的热量与一恒定电流I₀在该圆环内产生的热量相同，求恒定电流I₀的表达式。
         

（1）导体棒在0—12s内的加速度大小；
（2）电动机的额定功率；
（3）若已知0—12s内电阻R上产生的热量为12.5J，则此过程中牵引力做的功。

 

如图所示，有一金属块放在垂直于表面C的匀强磁场中，磁感应强度B，金属块的厚度为d，高为h，当有稳恒电流I平行平面C的方向通过时，由于磁场力的作用，金属块中单位体积内参与导电的自由电子数目为多少？（上下两面M、N上的电压分别为U_M、U_N）

(1) 此时通过ab棒的电流；
(2) ab棒的速度大小；
(3) 电容C与a端相连的极板所带的电荷量。 

（1）如果缓冲车以速度v₀与障碍物碰撞后滑块K立即停下，请判断滑块K的线圈中感应电流的方向，并计算感应电流的大小；
（2）如果缓冲车与障碍物碰撞后滑块K立即停下，为使缓冲车厢所承受的最大磁场力不超过F_m，求缓冲车运动的最大速度；
（3）如果缓冲车以速度v匀速运动时，在它前进的方向上有一个质量为m₃的静止物体C，滑块K与物体C相撞后粘在一起，碰撞时间极短。设m₁=m₂=m₃=m，在cd边进入磁场之前，缓冲车（包括滑块K）与物体C已达到相同的速度，求相互作用的整个过程中线圈abcd产生的焦耳热。

一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如下图所示的交变电动势图象,试根据图象求：

（1）线圈转动的角速度；
（2）电动势的有效值；
（3）t = 1.0×10⁻²s时，线圈平面和磁场方向的夹角。

如图所示，、为“”型的平行光滑金属导轨，轨道足够长电阻不计，宽度为，其中、段等长且表面光滑绝缘，轨道斜面与水平面的夹角为θ。轨道所在空间有一竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场。在上轨道的底端有一固定绝缘挡板。现有质量均为，电阻均为的细金属杆和，将放在挡板上，杆从下轨道的顶端由静止释放。
（1）若杆刚滑出绝缘段时，杆对挡板恰
无压力，求此时杆的速度大小；   
（2）若延长绝缘段的长度，使杆进入导电
段时的速度大小为。
①求杆匀速时的速度大小；
②从杆刚开始运动起至、杆的速度比
为时，系统重力势能减少了，求整个过程中回路产生的焦耳热

(12分)如图所示，金属杆ab可在平行金属导轨上滑动，金属杆电阻R₀＝0.5 Ω，长L＝0.3 m，导轨一端串接一电阻R＝1 Ω，匀强磁场磁感应强度B＝2 T，当ab以v＝5 m/s向右匀速运动过程中，求：

(1)ab间感应电动势E
(2)所加沿导轨平面的水平外力F的大小
(3)在2 s时间内电阻R上产生的热量Q

如图所示是一种电磁泵的原理图，截面为矩形的导管PQ是运送导电液体用的，它的截面长为A．宽为b．导管的上、下两面有两块导体C．D，处于相对的位置，分别与电源的正、负极相连，通过的电流大小为I．导管的其他部分都是绝缘的．导管的通电部分位于匀强磁场中，磁场的方向与电流方向垂直，水平向右，大小为B，磁场区域的宽度为l．设液体在导管内流动时受到的阻力f的大小跟液体的流动速度v成正比，比例系数为k(即f=kv)．

(1)导管内导电液体向哪个方向流动，稳定的流动速度v₀多大？
(2)已知导管内液体单位体积内的参与导电的自由电荷的数目为n、每个自由电荷的电荷量为q．求参与导电的自由电荷定向移动的平均速率．
 

（1）匀速时线框运动的速度v1、v₂分别多大？
（2）在两次匀速运动的过程中，ab导线中产生的多少焦耳热？
（3）在两次匀速运动的过程中，ab导线中共通过多少库仑的电量？

如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面固定在水平面上，整个空间存在垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，有一长为L质量为m的通电直导线垂直纸面水平放置在斜面上恰能保持静止，试判断通电直导线的电流方向并求出电流的大小。（已知重力加速度为g）

如图所示，在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两条光滑的平行金属导轨，其电阻不计，间距为L，导轨平面与磁场方向垂直，ab、cd为两根垂直导轨放置的、电阻都为R、质量都为m的金属棒，棒cd用最大拉力为f的水平细线拉住，棒ab在水平拉力F的作用下以加速度a向右做匀加速运动，求:
（1）细线被拉断前F随时间的变化规律。
（2）经多长时间细线将被拉断?