如图所示，足够长的金属框架CDEF与水平面夹角α=37°，框架的宽度L=0.5m,左端串联有R=4Ω的定值电阻。虚线PQ以下有磁感应强度为B0=2T的匀强磁场，方向垂直于框架平面向下。金属棒MN的质量m=0.1kg,电阻r=1Ω，与导轨垂直并接触良好，动摩擦因数μ=0.5，金属棒从虚线PQ处由静止释放，到达虚线GH前速度已稳定。已知虚线GH到虚线PQ的距离x0=7.5m,导轨的电阻不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）金属棒到达虚线GH时速度的大小；
（2）从静止开始至到达虚线GH的整个过程中，金属棒上产生的焦耳热；
（3）金属棒到达虚线GH处记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，使金属棒中不产生感应电流，请推导磁感应强度B随时间t变化的关系。
【答案】（1）金属棒到达虚线GH时速度的大小是1m/s；
（2）从静止开始至到达虚线GH的整个过程中，金属棒上产生的焦耳热是0.29J；
（3）磁感应强度B随时间t变化的关系是 T。
（2）从静止开始至到达虚线GH的整个过程中，金属棒上产生的焦耳热是0.29J；
（3）磁感应强度B随时间t变化的关系是
B
=
30
2
t
2
+
2
t
+
15
【解答】
【点评】
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发布：2024/4/20 14:35:0组卷：136引用：5难度：0.5
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1．半径为R的金属圆环水平固定，电阻忽略不计。圆环内存在与环面垂直的匀强磁场，磁感应强度为B。导体棒长为L（L＞2R），其单位长度电阻值为r。图（a）中导体棒与圆环相切于O1点，t=0时刻起，从图示位置以速度v匀速向右运动，棒始终与速度方向垂直。图（b）中导体棒与圆环相切于O2点，t=0时刻起，以O2点为轴从图示位置起在水平面内顺时针匀速转过180°，角速度为ω；导体棒扫过整个环面时与环接触良好。
（1）分析说明图（a）中导体棒扫过整个环面过程中流过导体棒的电流变化情况；
（2）求图（b）中导体棒两端产生的感应电动势E与时间t的关系式；
（3）若图（a）、图（b）中导体棒扫过整个环面所用时间相同，试比较两种情况中导体棒运动到虚线（圆环上直径位置）处，流过两导体棒的感应电流大小。发布：2024/12/30 1:0:6组卷：99引用：2难度：0.7 -
2．如图甲所示，在水平面上有一竖直向下的足够宽的矩形匀强磁场区域，磁感应强度B0=0.2T，区域长度L=3m,在紧靠磁场的左边界处的水平面上放置一正方形线框，匝数n=10，边长a=1m,线框电阻R=1Ω，质量m=1kg。现在线框上作用一水平恒力F，使线框从静止开始向右进入磁场中，已知恒力F的大小为10N，线框与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，整个线框完全进入磁场前已经匀速运动，g=10m/s2。当线框刚全部进入磁场开始计时，磁场即以如图乙所示规律变化。下列说法正确的是（ ）
发布：2024/12/29 23:30:1组卷：148引用：3难度：0.5 -
3．如图，空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场，一正方形闭合金属线框自磁场上方某处释放后穿过磁场，整个过程线框平面始终竖直，线框边长小于磁场区域上下宽度。以线框刚进入磁场时为计时起点，下列描述线框所受安培力F随时间t变化关系的图中，不正确的是（ ）发布：2024/12/29 20:30:1组卷：234引用：3难度：0.7
