热门试卷

磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用．图1是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成．

如图2所示，通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m．工作时，在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U=99.6V；海水沿y轴方向流过通道．已知海水的电阻率ρ=0.20Ω•m．

（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；

（2）船以vs=5.0m/s的速度匀速前进．若以船为参照物，海水以5.0m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到vd=8.0m/s．求此时两金属板间的感应电动势U感；

（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压按U′=U-U感计算，海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力．当船以vs=5.0m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率．

如图所示，导体框架内有一匀强磁场垂直穿过，磁感应强度B=0.3T，电阻R1=3Ω，R2=6Ω，可动导体棒AB长为L=0.8m，每米长的电阻为r0=1.0Ω/m，导体框的电阻不计，导体框架间距离为d = 0.5m，当AB以v0=10m/s的速度向右匀速移动时，求：

（1）电阻R1中通过的电流强度的大小和方向；

（2）维持导体棒AB匀速运动所需要加的外力的大小；

（3）外力的功率大小；

（4）导体棒AB两端的电势差

如图所示，用横载面积为S的铜导线，弯成半径为r的闭合半圆形，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，且直边与磁场方向垂直，设铜的电阻率为ρ，当半圆环以转速n绕半圆的直边匀速转动时，求铜半球t秒内产生的热量.

如图所示，M、N为两平行金属板相距d="0.4" m，板间有垂直纸面的匀强磁场B="0.25" T。图中I和Ⅱ是两根与M、N平行的金属导轨，I与M相距、Ⅱ与N相距，I与Ⅱ之间接一电阻R="0." 3Ω。现有一金属杆在上述装置上（接触良好）向右水平运动，已知金属杆ab间电阻="0." 2Ω，若有一个带电量C的粒子以="7" m/s沿水平向右射入MN间，恰好能匀速运动。求：

（1）两极间电势差。

（2）ab杆运动速度。

（3）为保持ab杆匀速运动，所需外力F。

（1）导线中感应电流的大小；

（2）磁场对方框作用力的大小随时间的变化率。

如图所示，两平行的光滑金属导轨相距为L，且位于同一竖直平面内，两导轨间接有电阻R，轻质金属杆ab长为2L，紧贴导轨竖直放置，距b端为L/2处固定有质量为m的球。整个装置处于磁感应强度为B并垂直于导轨平面的匀强磁场中，当ab杆由静止开始紧贴导轨绕b端向右自由倒下至水平位置时，球的速度为v，若导轨足够长，导轨及金属杆电阻不计，试求此过程中：

（1）电阻R消耗的电能；

（2）R中的电流最大值。

如图所示，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L，距左端L处的右侧一段弯成半径为的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差的水平面上。以弧形导轨的末端点O为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立Ox坐标轴。圆弧导轨所在区域无磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t均匀变化的磁场B（t），如图2所示；右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x方向均匀变化的磁场B（x），如图3所示；磁场B（t）和B（x）的方向均竖直向上。在圆弧导轨最上端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场B（t）开始变化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端。已知金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。

（1）求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E；

（2）如果根据已知条件，金属棒能离开右段磁场B（x）区域，离开时的速度为v，求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q;

（3）如果根据已知条件，金属棒滑行到x=x1，位置时停下来，

a．求金属棒在水平轨道上滑动过程中遁过导体棒的电荷量q；

b．通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置。

如图所示，两根足够长固定平行金属导轨位于倾角的斜面上，导轨上、下端各接有阻值R = 20Ω的电阻，导轨电阻忽略不计，导轨宽度L =2m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1T。质量m="0." l kg、连入电路的电阻r=10Ω的金属棒ab在较高处由静止释放，当金属棒ab下滑高度h=3m时，速度恰好达到最大值v=2m/s，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨良好接触。g取10．求：

（1）金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中机械能的减少量。

（2）金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量。

（18分）如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，与内阻r为0.5Ω的电源相连，导轨平面与水平面成45 o角。整个装置处在方向竖直向下，磁感应强度B为1T的匀强磁场中，当滑动变阻器调至阻值为零时，在导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN，恰好处于静止状态，经测量，导轨间的金属棒电阻值R为0.5Ω。导轨、导线电阻不计，g取10m/s2

（1）求金属棒所受安培力的大小，并指明金属棒上电流的方向；

（2）计算电源电动势E。