高中物理日光灯镇流器的作用和原理综合题

(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11-1-5所示，三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B，则该处的实际磁感应强度大小、方向如何？
   
图11-1-5          图11-1-6

在赤道上，地磁场可看成是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是0.50×10^-4 T，如果赤道上有一根沿东西方向的直导线，长为20 m，载有从东向西的电流30 A，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？

图11-1-25为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合:当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流大小.

图11-1-25
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k="2.0" N/m,B="0.20" T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?

如右图所示，在倾角为37°的斜面上，固定着宽L="0.25" m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和变阻器.电源电动势E="12" V，内电阻r="1.0" Ω.一质量m="20" g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，整个装置处于磁感应强度B="0.80" T、垂直于斜面向上的匀强磁场中.若金属导轨是光滑的，取g="10" m/s²,且已知sin37°=0.60,cos37°=0.80.要保持金属棒静止在导轨上.求：

（1）回路中电流的大小；
（2）滑动变阻器接入电路的阻值.

在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，由于不允许传动机械部分与这些流体相接触，常使用一种电磁泵.如图所示为这种电磁泵的结构.将导管放入磁场中，当电流通过导电液体时，这种液体即被驱动.如果导管的截面积为a×b，磁场的宽度为L，磁感应强度为B，液态穿过磁场区域的电流为I，求驱动力造成的压强差是多大？

如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K相连。整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B。一质量为m，电阻不计的金属棒ab横跨在导轨上。已知电源电动势为E，内阻为r，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为R₀，不计导轨的电阻。
（1）当K接1时，金属棒ab在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R多大？
（2）当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落s的过程中所需的时间为多少？
（3）先把开关K接通2，待ab达到稳定速度后，再将开关K接到3。试通过推导，说明ab棒此后的运动性质如何？求ab再下落距离s时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器还没有被击穿）

如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B₀=1T，并且以0.5T/s在变化，光滑的水平导轨宽为L=0.8m，电阻不计，在导轨上d=1m处有一导体棒ab，其电阻r=0.2Ω，并用水平细线通过定滑轮吊着质量为M=2kg的重物，固定电阻R=0.8Ω，求经过多长时间重物将被提起。（取g=10m/s²）

(1)若棒中通有I="2.0" A向左的电流，求此时金属棒受到的安培力F的大小；
(2)改变通过金属棒的电流大小，使细线对金属棒的拉力恰好为零，求此时棒中电流的大小。

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）求导体棒所达到的恒定速度v₂；
（2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？
（3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？
（4）若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图B。所示，已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为v_t，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。

（1）圆环下落速度为v时的电功率；
（2）圆环下落的最终速度；
（3）当下落高度为h时，速度达最大，求从开始下落到此时圆环消耗的电能

如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.20T，OCA金属导轨
与OA金属直导轨分别在O点和A点接一阻值为R₁=3.0Ω和R₂=6.0Ω体积可忽
略的定值电阻，导轨OCA的曲线方程为 y=1.0sin（m)，金属棒ab平行于y 轴，
长为1.5m，以速度v="5.0" m/s水平向右匀速运动（b点始终在Ox轴上），设金属
棒与导轨接触良好,摩擦不计，电路中除了电阻R₁和R₂外，其余电阻均不计，求：

（1）金属棒在导轨上运动时R₁的最大功率
（2）金属棒在导轨上从x=0到x=3m的运动过程中，外力必须做的功。

如图11所示，水平放置的光滑平行金属导轨宽度L=0.2m，质量为0.1㎏的金属导线ab垂直于导轨放在其上。整个装置放在方向竖直向下，磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中。ab直导线在F=2N的水平向右的恒力作用下由静止开始向右运动，电路的总电阻R=0.05Ω。求：
（1）导体棒运动的最大速度是多大？
（2）ab导线运动速度v=5m/s时，ab的加速度是多大？
（3）当ab达到最大速度时，撤去恒力F，以后感应电流在电阻R上还能产生多少热量？