（12分）如图所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，在其外部产生一个中心辐射磁场（磁场水平...

（12分）如图所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，在其外部产生一个中心辐射磁场（磁场水平向外），其大小为（其中为辐射半径——考察点到圆柱形磁铁中心轴线的距离，为常数），设一个与磁铁同轴的圆形铝环，半径为R（大于圆柱形磁铁的半径），制成铝环的铝丝其横截面积为S，铝环由静止下落通过磁场，下落过程中铝环平面始终水平，已知铝丝电阻率为，密度为，当地重力加速度为g，试求：

（1）铝环下落的速度为v时铝环的感应电动势是多大？

（2）铝环下落的最终速度是多大？

（3）如果从开始到下落高度为h时，速度最大，经历的时间为t，这一过程中电流的有效值I₀是多大？

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根据实际需要，磁铁可以制造成多种形状，如图就是一根很长的光滑圆柱形磁棒，在它的侧面有均匀向外的辐射状磁场。现将磁棒竖直固定在水平地面上，磁棒外套有一个粗细均匀的圆形金属线圈，金属线圈的质量为m，半径为R，电阻为r，金属线圈所在位置的磁场的磁感应强度大小为B。让金属线圈从磁棒上端由静止释放，经一段时间后与水平地面相碰(碰前金属线圈已达最大速度)并原速率反弹，又经时间t，上升到距离地面高度为h处速度减小到零。下列说法中正确的是

A. 金属线圈与地面撞击前的速度大小

B. 撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量

C. 撞击反弹后上升到最高处h的过程中，金属线圈中产生的焦耳热

D. 撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量

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根据实际需要，磁铁可以制造成多种形状，如图就是一根很长的光滑圆柱形磁棒，在它的侧面有均匀向外的辐射状磁场。现将磁棒竖直固定在水平地面上，磁棒外套有一个粗细均匀的圆形金属线圈，金属线圈的质量为m，半径为R，电阻为r，金属线圈所在位置的磁场的磁感应强度大小为B。让金属线圈从磁棒上端由静止释放，经一段时间后与水平地面相碰(碰前金属线圈已达最大速度)并原速率反弹，又经时间t，上升到距离地面高度为h处速度减小到零。下列说法中正确的是

A. 金属线圈与地面撞击前的速度大小

B. 撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量

C. 撞击反弹后上升到最高处h的过程中，金属线圈中产生的焦耳热

D. 撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量

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如图所示，一条形磁铁用轻细线悬挂于O点，在O点的正下方固定一个水平放置的金属圆环。现使磁铁沿竖直平面来回摆动，则(     )

A．在一个周期内，圆环中感应电流方向改变2次

B．磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用

C．磁铁所受感应电流磁场的作用力始终是阻力

D．磁铁所受感应电流磁场的作用力有时是阻力，有时是动力

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如图，一条形磁铁用线悬挂于0点，在O点的正下方固定放置一水平的金属圆环l。现使磁铁沿竖直平面来回摆动，则(　　　 )

A. 在一个周期内，圆环中感应电流方向改变二次。

B. 磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用。

C. 磁铁所受感应电流磁场的作用力有时是阻力，有时是动力。

D. 磁铁所受感应电流磁场的作用力始终是阻力。

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如图，一条形磁铁用线悬挂于0点，在O点的正下方固定放置一水平的金属圆环l．现使磁铁沿竖直平面来回摆动，则(　　　 )

A.在一个周期内，圆环中感应电流方向改变二次．

B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用．

C.磁铁所受感应电流磁场的作用力有时是阻力，有时是动力．

D.磁铁所受感应电流磁场的作用力始终是阻力．

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如图所示，匝数n＝100的正方形线圈abcd固定在竖直平面内，与电阻R1、理想变压器连成电路．在线圈的中心水平放置一个条形磁铁，使磁铁绕竖直方向的轴OO′匀速转动，使线圈内的磁通量Φ＝sin(100πt)　 Wb.已知线圈的电阻r＝4 Ω，R1＝46 Ω，R2＝10 Ω，其余导线的电阻不计．变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1.求：

(1)线圈产生电动势的最大值Em；

(2)若断开S2，闭合S1，求磁铁从图示位置转过90°的过程中，通过R1的电荷量q；(3)断开S1，闭合S2，求R2消耗的功率P.

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如图所示，匝数n＝100的正方形线圈abcd固定在竖直平面内，与电阻R1、理想变压器连成电路．在线圈的中心水平放置一个条形磁铁，使磁铁绕竖直方向的轴OO′匀速转动，使线圈内的磁通量Φ＝sin(100πt)　 Wb.已知线圈的电阻r＝4 Ω，R1＝46 Ω，R2＝10 Ω，其余导线的电阻不计．变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1.求：

(1)线圈产生电动势的最大值Em；

(2)若断开S2，闭合S1，求磁铁从图示位置转过90°的过程中，通过R1的电荷量q；(3)断开S1，闭合S2，求R2消耗的功率P.

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如图所示，匝数n＝100的正方形线圈abcd固定在竖直平面内，与电阻R1、理想变压器连成电路．在线圈的中心水平放置一个条形磁铁，使磁铁绕竖直方向的轴OO′匀速转动，使线圈内的磁通量Φ＝sin(100πt)　 Wb.已知线圈的电阻r＝4 Ω，R1＝46 Ω，R2＝10 Ω，其余导线的电阻不计．变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1.求：

(1)线圈产生电动势的最大值Em；

(2)若断开S2，闭合S1，求磁铁从图示位置转过90°的过程中，通过R1的电荷量q；(3)断开S1，闭合S2，求R2消耗的功率P.

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如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑细玻璃管，环心O在区域中心．一质量为m、带电荷量为q（q＞0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动．已知磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，其中T0=．设小球在运动过程中电荷量保持不变，对原磁场的影响可忽略．

（1）在t=0到t=T0这段时间内，小球不受细管侧壁的作用力，求小球的速度大小v0；

（2）在竖直向下的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等．试求t=T0到t=1.5T0这段时间内：

①细管内涡旋电场的场强大小E；

②电场力对小球做的功W．

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