如圖所示，左側(cè)傾斜部分為光滑的相互平行放置的間距為L，電阻不計的金屬導(dǎo)軌，水平部分為用絕緣材料做成的間距也為L的光滑軌道，兩者之間平滑連接。傾斜導(dǎo)軌的傾角為θ，傾斜導(dǎo)軌上端接有一個單刀雙擲開關(guān)S，接在1端的電源，電動勢為E，內(nèi)阻為r,其串聯(lián)的定值電阻為R1，接在2端的電容器的電容為C（未充電）。在水平軌道正方形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ分布有大小相等方向相反的勻強磁場（大小未知），在傾斜導(dǎo)軌區(qū)域Ⅲ中存在方向豎直向上且大小與Ⅰ、Ⅱ區(qū)相同的勻強磁場，當(dāng)先將開關(guān)S與1相連時，一質(zhì)量為m電阻不計的金屬導(dǎo)體棒ef恰好能靜止在高為h的傾斜導(dǎo)軌上。然后再將開關(guān)S擲向2，此后導(dǎo)體棒ef將由靜止開始下滑，并且無能量損失地進入水平軌道，之后與原來靜止在水平軌道上的“U”型導(dǎo)線框abcd碰撞，并粘合為一個正方形線框，U形導(dǎo)線框三條邊總質(zhì)量為3m、總電阻為4R，當(dāng)線框完全穿過Ⅰ區(qū)磁場后，恰好靜止（線框四邊與Ⅱ磁場邊界線重合）。不計一切摩擦阻力，（本題中E、r、R1、C、R、L、h、θ、m及重力加速度g均為已知），求：
（1）磁感應(yīng)強度B的大??；
（2）將開關(guān)S擲向2后，ef棒滑到GH處的速度v；（本問中磁感應(yīng)強度可用B表示）；
（3）線框穿越磁場邊界線MN、PQ過程中產(chǎn)生的熱量之比Q1：Q2。
【考點】導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；安培力的計算公式及簡單應(yīng)用；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達式；電磁感應(yīng)過程中的能量類問題．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/11/27 20:30:2組卷：727引用：6難度：0.2
相似題
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1．半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定，電阻忽略不計。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。導(dǎo)體棒長為L（L＞2R），其單位長度電阻值為r。圖（a）中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O1點，t=0時刻起，從圖示位置以速度v勻速向右運動，棒始終與速度方向垂直。圖（b）中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O2點，t=0時刻起，以O(shè)2點為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)過180°，角速度為ω；導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。
（1）分析說明圖（a）中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導(dǎo)體棒的電流變化情況；
（2）求圖（b）中導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E與時間t的關(guān)系式；
（3）若圖（a）、圖（b）中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同，試比較兩種情況中導(dǎo)體棒運動到虛線（圓環(huán)上直徑位置）處，流過兩導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流大小。發(fā)布：2024/12/30 1:0:6組卷：99引用：2難度：0.7 -
2．如圖甲所示，在水平面上有一豎直向下的足夠?qū)挼木匦蝿驈姶艌鰠^(qū)域，磁感應(yīng)強度B0=0.2T，區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框，匝數(shù)n=10，邊長a=1m,線框電阻R=1Ω，質(zhì)量m=1kg?，F(xiàn)在線框上作用一水平恒力F，使線框從靜止開始向右進入磁場中，已知恒力F的大小為10N，線框與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，整個線框完全進入磁場前已經(jīng)勻速運動，g=10m/s2。當(dāng)線框剛?cè)窟M入磁場開始計時，磁場即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/29 23:30:1組卷：148引用：3難度：0.5 -
3．如圖，空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強磁場，一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場，整個過程線框平面始終豎直，線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進入磁場時為計時起點，下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關(guān)系的圖中，不正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：232引用：3難度：0.7