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电磁感应难题(物竞培优)

1.如图4--练4所示,两根相距L=0. 5米的平行无电阻金属导轨MM'和NN',水平放置在方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0. 2特斯拉。

导轨上垂直放置两根金属滑杆ab和cd,它们的有效电阻均为R=0. 1欧姆。

金属滑杆ab,cd在导轨上滑行时受到的摩擦力分别为f1=0. 2牛顿和f2=0. 1牛顿。

今施水平恒力F于ab杆上,使两杆最终都能以一定速度匀速运动。

求:
(1)恒力F多大?
(2)滑杆ab和cd匀速运动的速度能否相等?如果不等,其速度
差是多少?
2. 在磁感应强度B=1特斯拉的匀强磁场中,放置两个同心共面的金属环,外环半径R1= 0. 3米,内环半径R2= 0. 1米。

用导线把两个环与电源相作接(如图4-练5所示)。

已知电源电动势E=2伏,内阻r=0. 5欧,电路中串
接的保险丝电阻Ro = 0. 3欧姆,它的熔断电流为1安培,
一个金属棒沿半径方向放置在两圆环上,这个金属棒在
两环间的电阻为R=0. 2欧姆。

使该棒以某一角速度。

沿
顺时针方向绕圆环旋转,若其他电阻不计,问当K接通
时,要使保险丝不被熔断,金属棒旋转的角速度应为多
大?金属环电阻不
计。

3.
(1)一质量为m的铜跨接杆在重力作用下可以沿两根平行光滑铜导条下滑,导条和水平面成a角,如图4一练6所示。

在导条上端接一个阻值为R的电阻,导条间的距离为l,整个系统处在匀强磁场B中,B的方向垂直于跨接杆滑过的平面。

导条和跨接杆的电阻、滑动接触电阻以及回路的自感均忽略不计。

求跨接杆的稳定速度。

(2)若在图4一练6中将连接在两导条上端间的电阻改换成电动势为E、内阻为r的电源,求跨接杆的稳定速度。

(电源正极与a端相接,负极与b端相接。

)
(3)若在图4一练6中将连接在两导条上端间的电阻改换成电容为C的电容器,求跨接杆下滑的加速度。

4. 如图4一练10(a)所示,一个正方形“田”字闭合导线框,共有12段导线线段,长度均l,其中除了1-8,2-9,3-4三段导线的电阻忽略不计(用虚线表示)外,其余九段导线的电阻均等于r。

匀强磁场B的方向与框平面垂直,并指向纸面内,磁场的边界MN与5-6-7框边平行,如图(a)所示。

今以速度v将线框向右匀速地拉出磁场区域;试求此过程中拉力所做的功。

拆掉2-9,9-6:
5.在竖直放置的两平行光滑长直金属导轨的上端,接有一个电容为C、击穿电压为认的电容器。

有一匀强磁场与导轨平面垂直,磁感应强度为B。

现有一质量为m、长为L的金属杆ab 在t=。

时以初速vo沿导轨无摩擦下滑。

试求金属杆ab下滑多长时间电容器就被击穿。

如图4一练11所示,假设图中任何部分的电阻和电感均可忽略不计。

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