如圖所示，電阻為2R、半徑為r、匝數(shù)為n的圓形導體線圈兩端與導軌AD、MN相連。與導體線圈共圓心的圓形區(qū)域內(nèi)有豎直向下的磁場，其磁感應強度隨時間變化的規(guī)律如圖（2）所示，圖（2）中的B0和t0均已知。PT、DE、NG是橫截面積和材料完全相同的三根粗細均勻的金屬棒。金屬棒PT的長度為3L、電阻為3R、質(zhì)量為m。導軌AD與MN平行且間距為L，導軌EF與GH平行且間距為3L，DE和NG的長度相同且與AD、MN的夾角均為30°。區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ是兩個相鄰的、長和寬均分別相同的空間區(qū)域，其長度均為d。區(qū)域Ⅰ中存在豎直向下、磁感應強度大小為B0的勻強磁場。0～2t0時間內(nèi)，使棒PT在區(qū)域Ⅰ中某位置保持靜止，且其兩端分別與導軌EF與GH對齊。除導體線圈、金屬棒PT、DE、NG外，其余導體電阻均不計，所有導體間接觸均良好且均處于同一水平面內(nèi)，不計一切摩擦，不考慮回路中的自感。
（1）求在0～2t0時間內(nèi)，使棒PT保持靜止的水平外力F的大??；
（2）在2t0以后的某時刻，若區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場在外力作用下從區(qū)域Ⅰ以v0的速度勻速運動到區(qū)域Ⅱ時，導體棒PT速度恰好達到v0且恰好進入?yún)^(qū)域Ⅱ，該過程棒PT產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求金屬棒PT與區(qū)域Ⅰ右邊界的初始距離x0和該過程維持磁場勻速運動的外力做的功W；
（3）若磁場運動到區(qū)域Ⅱ時立刻停下，求導體棒PT運動到EG時的速度v。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：141引用：2難度：0.3
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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，磁感應強度為B。導體棒長為L（L＞2R），其單位長度電阻值為r。圖（a）中導體棒與圓環(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）中導體棒與圓環(huán)相切于O2點，t=0時刻起，以O2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）中導體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導體棒的電流變化情況；
（2）求圖（b）中導體棒兩端產(chǎn)生的感應電動勢E與時間t的關系式；
（3）若圖（a）、圖（b）中導體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同，試比較兩種情況中導體棒運動到虛線（圓環(huán)上直徑位置）處，流過兩導體棒的感應電流大小。發(fā)布：2024/12/30 1:0:6組卷：98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。當線框剛全部進入磁場開始計時，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：146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變化關系的圖中，不正確的是（ ）發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：232引用：3難度：0.7