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（12分）如圖所示，一個(gè)很長(zhǎng)的豎直放置的圓柱形磁鐵，在其外部產(chǎn)生一個(gè)中心輻射磁場(chǎng)（磁場(chǎng)水平向外），其大小為（其中為輻射半徑——考察點(diǎn)到圓柱形磁鐵中心軸線的距離，為常數(shù)），設(shè)一個(gè)與磁鐵同軸的圓形鋁環(huán)，半徑為R（大于圓柱形磁鐵的半徑），制成鋁環(huán)的鋁絲其橫截面積為S，鋁環(huán)由靜止下落通過(guò)磁場(chǎng)，下落過(guò)程中鋁環(huán)平面始終水平，已知鋁絲電阻率為，密度為，當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，試求：

（1）鋁環(huán)下落的速度為v時(shí)鋁環(huán)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多大？
（2）鋁環(huán)下落的最終速度是多大？
（3）如果從開(kāi)始到下落高度為h時(shí)，速度最大，經(jīng)歷的時(shí)間為t，這一過(guò)程中電流的有效值I₀是多大？

一個(gè)線圈有100匝、面積為0．01m²，線圈的內(nèi)電阻為0．5Ω，線圈兩端接一個(gè)9．5Ω的電阻。線圈在0．02S的時(shí)間內(nèi)從磁感應(yīng)強(qiáng)度均為0．4T的磁鐵兩極間移出，
求：（1）線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？
（2）電路中產(chǎn)生的電流多大？
（3）線圈兩端的電壓多大？

（18分）如圖甲所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的金屬長(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距為d，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一根質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ef垂直放在P、Q導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒ef與P、Q導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。質(zhì)量為M的正方形金屬框abcd的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為r，用細(xì)線懸掛在豎直平面內(nèi)，ab邊水平，金屬框a、b兩點(diǎn)通過(guò)細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，金屬框的上半部分處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直框面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下半部分處在大小也為B、方向垂直框面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對(duì)a、b點(diǎn)的作用力�，F(xiàn)用一電動(dòng)機(jī)以恒定功率沿導(dǎo)軌方向水平牽引導(dǎo)體棒ef向左運(yùn)動(dòng)，從導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)，懸掛金屬框的細(xì)線的拉力T隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，求：

(1)t₀時(shí)刻以后通過(guò)ab邊的電流；
(2)t₀時(shí)刻以后導(dǎo)體棒ef運(yùn)動(dòng)的速度；
(3)電動(dòng)機(jī)牽引力的功率P。

（11分）如左圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑直金屬導(dǎo)軌、平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為。、兩點(diǎn)間接有阻值為的電阻。一根質(zhì)量為的均勻直金屬桿放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。用與導(dǎo)軌平行且向上的恒定拉力作用在金屬桿上，金屬桿沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，最終將做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)改變，和的關(guān)系如右圖所示。

（1）金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做作什么運(yùn)動(dòng)？
（2）若，，，取重力加速度，試求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及角的正弦值 

（12分）如圖所示，在豎直向上磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放置著一個(gè)寬度為L(zhǎng)的金屬框架，框架的右端接有電阻R．一根質(zhì)量為m，電阻忽略不計(jì)的金屬棒受到外力沖擊后，以速度v沿框架向左運(yùn)動(dòng)．已知棒與框架間的摩擦系數(shù)為μ，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電量為q，設(shè)框架足夠長(zhǎng)．求：
（1）棒運(yùn)動(dòng)的最大距離；
（2）電阻R上產(chǎn)生的熱量。

（15分）如圖所示，水平U形光滑框架，寬度為1m，電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)體ab質(zhì)量是0.2kg，電阻是0.1，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T，方向垂直框架向上，現(xiàn)用1N的外力F由靜止拉動(dòng)ab桿，當(dāng)ab的速度達(dá)到1m/s時(shí)，
（1）求此時(shí)刻ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大�。�
（2）求此時(shí)刻ab桿的加速度的大��？
（3）ab桿所能達(dá)到的最大速度是多少？

（12分）如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)₁，處在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B₁的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一導(dǎo)體桿ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)．質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)₂的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點(diǎn)a、b通過(guò)細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B₂的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對(duì)a、b點(diǎn)的作用力．

(1)通過(guò)ab邊的電流Iab是多大？  
(2)導(dǎo)體桿ef的運(yùn)動(dòng)速度v是多大？

(10分)如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m、導(dǎo)軌平面與水平面成θ＝37°角，下端連接阻值為R的電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為0.2kg，電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25.

(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大小．
(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大小．
(3)在上問(wèn)中，若R＝2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

（18分）如圖（甲）所示，M₁M₄、N₁N₄為平行放置的水平金屬軌道，M₄P、N₄Q為相同半徑，平行放置的豎直半圓形金屬軌道，M₄、N₄為切點(diǎn)，P、Q為半圓軌道的最高點(diǎn)，軌道間距L=1.0m，圓軌道半徑r=0.32m，整個(gè)裝置左端接有阻值R=0.5Ω的定值電阻。M₁M₂N₂N₁、M₃M₄N₄N₃為等大的長(zhǎng)方形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ，兩區(qū)域?qū)挾?d=0.5m，兩區(qū)域之間的距離s=1.0m；區(qū)域Ⅰ內(nèi)分布著均勻的變化的磁場(chǎng)B₁，變化規(guī)律如圖（乙）所示，規(guī)定豎直向上為B₁的正方向；區(qū)域Ⅱ內(nèi)分布著勻強(qiáng)磁 場(chǎng)B₂，方向豎直向上。兩磁場(chǎng)間的軌道與導(dǎo)體棒CD間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2，M₃N₃右側(cè)的直軌道及半圓形軌道均光滑。質(zhì)量m=0.1kg，電阻R₀=0.5Ω的導(dǎo)體棒CD在垂直于棒的水平恒力F拉動(dòng)下，從M₂N₂處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)M₃N₃處撤去恒力F，CD棒勻速地穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，恰好通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PQ處。若軌道電阻、空氣阻力不計(jì)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程導(dǎo)棒與軌道接觸良好且始終與軌道垂直，g取10m/s²求：

（1）水平恒力F的大小；
（2）CD棒在直軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q；
（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B₂的大小。

（18分）如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán)，兩圓環(huán)面平行且豎直．在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路，兩金屬桿質(zhì)量均為m，電阻均為R，其余電阻不計(jì)．整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿a，達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：

（1）桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中的感應(yīng)電流；
（2）桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；
（3）桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度．