如图所示，固定的水平金属环形轨道处于磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中，长为r=1...

如图所示，固定的水平金属环形轨道处于磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中，长为r=1m、水平轻质金属杆OA的一端可绕过环心O的光滑竖直轴自由转动，另一端固定一质量M=2kg、可视为质点的金属物块。倾角θ=37°、间距为L=1m的两平行金属导轨处于磁感应强度大小也为、方向垂直两导轨平面向上的匀强磁场中，下端接一电阻R0，上端分别通过电刷与竖直轴、环形导轨相连。一质量为m=1kg的金属棒CD放在两导轨上。已知杆OA、棒CD和R0的阻值均为R=1Ω，其他电阻不计。棒CD始终与导轨垂直且接触良好，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

(1)若使杆OA不动，棒CD由静止释放，最终以速率v=1m/s沿导轨匀速下滑，求棒CD中的最大电流I1以及棒CD与导轨间的动摩擦因数μ1。

(2)若小猛同学给物块某一初速度，使其绕环心O沿顺时针方向（从上向下看）运动，此时棒CD由静止释放且棒CD中的电流是(1)问中的最大电流的4倍，当物块运动的路程为s=15m时棒CD恰好要下滑，已知物块与环形轨道间的动摩擦因数μ2=0.2，物块在轨道上做圆周运动的向心力均由杆OA的拉力提供，求棒CD处于静止状态时棒CD中产生的总焦耳热Q1。

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如图所示，两条相同的“L”型金属导轨LMN、OPQ平行固定且相距d=1m，其水平部分LM、OP在同一水平面上且处于竖直向下、磁感应强度的大小为B1的匀强磁场中，倾斜部分MN、PQ位于与水平面成倾角37°的斜面内，且有垂直于斜面向下的、磁感应强度的大小为B2的匀强磁场，并且Bl=B2=0．5T；ab和ef是质量分别为m1=0．2kg、m2=0．4 kg、电阻分别为R1=lΩ和R2=1．5Ω的两根金属棒，ab置于水平导轨上，与水平导轨间的动摩擦因数μ=0．5，ef置于光滑倾斜导轨上，均与导轨垂直且接触良好。从t=0时刻起，ab棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a=1m/s2的加速度向右做匀加速直线运动，ef棒在沿斜面向上的力F2的作用下保持静止状态，不计导轨的电阻，ab棒始终在水平导轨上运动，取sin 37°=0．6，cos 37°=0．8，g=10m/s2。求：

（1）t=10s时，ef棒消耗的电功率；

（2）从t=0时刻起，4s内通过ab棒的电荷量q；

（3）请判断Fl、F2的大小在某个时候是否有可能相等，若有可能请求出该时刻；若不可能，请说明理由。

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如图所示，电阻不计的两光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为1m。导轨中部有一个直径也为1m的圆形匀强磁场区域，与两导轨相切于M、N两点。磁感应强度大小为1T、方向竖直向下，长度略大于1m的金属棒垂直导轨水平放置在磁场区域中，并与区域圆直径MN重合。金属棒的有效电阻为，以劲度系数为 的水平轻质弹簧一端与金属棒中心相连，另一端固定在墙壁上，此时弹簧恰好处于原长。两导轨通过一阻值为的电阻与一电动势为4V、内阻为的电源相连，导轨电阻不计。若开关S闭合一段时间后，金属棒停在导轨上的某一位置，则该位置到MN的距离为

A. 0.3m

B. 0.35m

C. 0.4m

D. 0.45m

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如图所示，两光滑金属导轨间距为1m，固定在绝缘桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度大小为1T、方向竖直向下的有界匀强磁场中(导轨其他部分无磁场)，电阻R的阻值为2Ω，桌面距水平地面的高度为1.25m，金属杆ab的质量为0.1kg，有效电阻为1Ω。现将金属杆ab从导轨上距桌面高度为0.45m的位置由静止释放，其落地点距桌面左边缘的水平距离为1m。取g=10m/s2，空气阻力不计，离开桌面前金属杆ab与金属导轨垂直且接触良好。下列判断正确的是（　 ）

A. 金属杆刚进入磁场时，其速度大小为3m/s

B. 金属杆刚进入磁场时，电阻R上通过的电流大小为1.5A

C. 金属杆穿过匀强磁场的过程中，克服安培力所做的功为0.25J

D. 金属杆穿过匀强磁场的过程中，通过金属杆某一横截面的电荷量为0.2C

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如图所示，两光滑金属导轨间距为1m，固定在绝缘桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度大小为1T、方向竖直向下的有界匀强磁场中(导轨其他部分无磁场)，电阻R的阻值为2Ω，桌面距水平地面的高度为1.25m，金属杆ab的质量为0.1kg，有效电阻为1Ω．现将金属杆ab从导轨上距桌面高度为0.45m的位置由静止释放，其落地点距桌面左边缘的水平距离为1m．取g=10m/s2，空气阻力不计，离开桌面前金属杆ab与金属导轨垂直且接触良好．下列判断正确的是（　 ）

A.金属杆刚进入磁场时，其速度大小为3m/s

B.金属杆刚进入磁场时，电阻R上通过的电流大小为1.5A

C.金属杆穿过匀强磁场的过程中，克服安培力所做的功为0.25J

D.金属杆穿过匀强磁场的过程中，通过金属杆某一横截面的电荷量为0.2C

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如图所示（俯视图），两根光滑且足够长的平行金属导轨固定在同一水平面上，两导轨间距 L=1m。导轨单位长度的电阻 r=1Ω/m，左端处于 x 轴原点，并连接有固定电阻 R1=1Ω(与电阻 R1 相连的导线电阻可不计）。导轨上放置一根质量 m=1kg、电阻 R2=1Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B= B0+kx（B0=1T，k=1T/m）的磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使其从原点处开始以速度v=1m/s 沿 x 轴正方向做匀速运动，则：

（1）当 t=1s 时，电阻R1上的发热功率。

（2）求 0-2s 内外力F所做的功。

（3）如果t=2s调整F的大小及方向，使杆以1m/s2 的加速度做匀减速运动，定性讨论F 的大小及方向的变化情况。

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直流电动机的工作原理可以简化为如图所示的情景，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B；平行金属轨道MN、PQ，相距为L，固定在水平面内；电阻为R的金属导体棒ab与平行轨道垂放置，且与轨道接触良好；MP间接有直流电源。闭合开关S，金属导体棒向右运动，通过轻绳竖直提升质量为m的物体，重力加速度为g。忽略一切阻力、导轨的电阻和直流电源的内阻。

(1)求物体匀速上升时，通过导体棒ab的电流大小；

(2)导体棒ab水平向右运动的过程中，同时会产生感应电动势，这个感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们称之为反电动势。设导体棒ab向上匀速提升重物的功率为P出，电流克服反电动势做功的功率为P反，请证明：P出=P反；(解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明)

(3)若通过电源连续调节MP间的电压U，物体匀速上升的速度v也将连续变化，直流电动机所具有这种良好的“电压无极变速”调速性能在许多行业中广泛应用。请写出物体匀速上升的速度v与电压U的函数关系式。

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如图所示，光滑平行足够长的金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨范围内存在磁场，其磁感应强度大小为B方向竖直向下，导轨一端连接阻值为R的电阻。在导轨上垂直导轨放一长度等于导轨间距L、质量为m的金属棒，其电阻为r，金属棒与金属导轨接触良好。导体棒水平向右的恒力F作用下从静止开始运动，经过时间t后开始匀速运动，金属导轨的电阻不计。求：

（1）导体棒匀速运动时回路中电流大小。

（2）导体棒匀速运动的速度大小以及在时间t内通过回路的电量。

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如图所示，电阻不计的两金属导轨相距为l，固定在水平绝缘桌面上，斜面MNPQ与水平直轨道在最低点相切，水平直导轨部分处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，末端与桌面边缘平齐，一质量为m、电阻为R的导体棒ab从距水平桌面的高度为h处无初速度释放，进入水平直导轨后向右运动，最后离开导轨落到水平地面上，落地点到桌面边缘的水平距离为x。已知斜面与水平面间的夹角为θ，PM处所接电阻的阻值也为R，且导体棒ab通过磁场的过程中通过它的电荷量为q，导体棒与导轨之间的动摩擦因数均为μ，桌面离地面的高度为H，重力加速度为g。求：

(1)导体棒进入磁场和离开磁场时的速度大小；

(2)导体棒在磁场中运动的过程中，回路产生的焦耳热。

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