如圖所示，相距20cm的平行金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角，現(xiàn)在導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為330g的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.50，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T的豎直向上勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌所接電源的電動(dòng)勢(shì)為15V，電阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值滿足要求，其他部分電阻不計(jì)，取，為了保證ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，則：

（1）ab通入的最大電流為多少？
（2）ab通入的最小電流為多少？
（3）R的調(diào)節(jié)范圍是多大？

（20分）如圖所示，相互平行的足夠長(zhǎng)的光滑絕緣軌道MN和PQ水平固定，有一質(zhì)量為m、電阻為R的水平導(dǎo)體框abcd（其長(zhǎng)度ab=cd=L₁寬度ad=bc=L₂）可沿軌道滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)ab、cd邊始終保持與軌道垂直。軌道所在空間存在豎直方向的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小沿x坐標(biāo)正向（水平向右）按B=kx（k為已知的常數(shù)）隨坐標(biāo)x成正比增強(qiáng)�，F(xiàn)對(duì)導(dǎo)體框施加一大小恒為F的外力，使它由靜止開(kāi)始從坐標(biāo)原點(diǎn)O開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，問(wèn)：

⑴若從上往下看，框中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较�，那么磁�?chǎng)方向如何？導(dǎo)體框的運(yùn)動(dòng)情況如何？試定性作出描述。
⑵當(dāng)導(dǎo)體框向右運(yùn)動(dòng)的速度為v時(shí)，框中的電流為多大？
⑶導(dǎo)體框向右運(yùn)動(dòng)能提供的最大電功率為多大？

（10分）兩根平行金屬導(dǎo)軌固定傾斜放置，與水平面夾角為37°，相距d＝0.5 m，a、b間接一個(gè)電阻為R＝1.5 Ω.在導(dǎo)軌上c、d兩點(diǎn)處放一根質(zhì)量m＝0.05 kg的金屬棒，bc長(zhǎng)L＝1 m，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.金屬棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)間電阻r＝0.5 Ω， 金屬棒被兩個(gè)垂直于導(dǎo)軌的木樁頂住而不會(huì)下滑，如圖甲所示．在金屬導(dǎo)軌區(qū)域加一個(gè)垂直導(dǎo)軌斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示．重力加速度g＝10 m/s².(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：

(1)0～1.0 s內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大��；
(2)t＝0時(shí)刻，金屬棒所受的安培力大��；
(3)在磁場(chǎng)變化的全過(guò)程中，若金屬棒始終沒(méi)有離開(kāi)木樁而上升，則圖乙中t₀的最大值；
(4)通過(guò)計(jì)算在圖中畫(huà)出0～t_0max內(nèi)金屬棒受到的靜摩擦力隨時(shí)間的變化圖象．

（10分）如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距L=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的電阻，一質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，棒在水平向右的外力作用下，由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒運(yùn)動(dòng)的位移x=9m時(shí)速度達(dá)到6m/s，此時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q₁：Q₂=2:1，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，求
 
(1) 棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q
(2) 金屬棒MN做勻加速直線運(yùn)動(dòng)所需外力隨時(shí)間變化的表達(dá)式
(3) 外力做的功W_F

（8分）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框，質(zhì)量為m，電阻為R，用細(xì)線把它懸掛于一個(gè)有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣，金屬框的上半部處于磁場(chǎng)內(nèi)，下半部處于磁場(chǎng)外．磁場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律為B＝kt(k>0)，已知細(xì)線所能承受的最大拉力為2mg，求：

⑴線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大�。�
⑵細(xì)繩拉力最大時(shí)，導(dǎo)體棒受到的安培力大��；
⑶從t＝0開(kāi)始直到細(xì)線會(huì)被拉斷的時(shí)間。

(16分)2010 年上海世博會(huì)某國(guó)家館內(nèi)，有一“自發(fā)電”地板，利用游人走過(guò)此處，踩踏地板發(fā)電．其原因是地板下有一發(fā)電裝置，如圖⑴所示，裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)截面半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，無(wú)摩擦地套在磁場(chǎng)方向呈輻射狀的永久磁鐵槽中．磁場(chǎng)的磁感線沿半徑方向均勻分布，圖⑵為橫截面俯視圖．輕質(zhì)地板四角各連接有一個(gè)勁度系數(shù)為k的復(fù)位彈簧(圖中只畫(huà)出其中的兩個(gè))，輕質(zhì)硬桿P將地板與線圈連接，從而帶動(dòng)線圈上下往返運(yùn)動(dòng)(線圈不發(fā)生形變)，便能發(fā)電．若線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈的總電阻為R₀，現(xiàn)用它向一個(gè)電阻為R的小燈泡供電．為便于研究，將某人走過(guò)時(shí)對(duì)板的壓力使線圈發(fā)生的位移x隨時(shí)間t變化的規(guī)律簡(jiǎn)化為圖⑶所示．(彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，取線圈初始位置x＝0，豎直向下為位移的正方向)求：

⑴0～t₀時(shí)間內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小及方向；
⑵t＝t₀/2時(shí)地板受到的壓力；
⑶人踩踏一次地板所做的功．

（10分）如圖所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向水平放置著兩根相距為h＝0.1m的平行金屬導(dǎo)軌MN與PQ，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)．在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R＝0.3Ω的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.2m，每米長(zhǎng)電阻r＝2.0Ω/m的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌正交，交點(diǎn)為c、d．當(dāng)金屬棒以速度v＝4.0m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，試求：

（1）電阻R中的電流強(qiáng)度大小和方向；
（2）使金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)的外力；
（3）金屬棒ab兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差．

下圖甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)n＝100匝、電阻r＝10 Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R＝90 Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表．在t＝0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過(guò)每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按下圖乙所示正弦規(guī)律變化．求：

(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值；
(2)電路中交流電壓表的示數(shù)．

（10分）如圖所示，AB、CD是水平放置的光滑導(dǎo)軌，軌距為L(zhǎng)=0.5m，兩軌間接有電阻R=4Ω，另有一金屬棒ef恰好橫跨在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌保持良好接觸。已知ef棒的電阻為1Ω，其它電阻不計(jì)。若整個(gè)裝置處在B=0.5T、方向垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)將ef棒以V=10m/s的速度水平向右作勻速運(yùn)動(dòng)。

求：（1）ef棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E_ef。  
（2）維持ef棒作勻速運(yùn)動(dòng)所需水平外力的大小和方向。

（12分）如圖甲所示，一足夠長(zhǎng)阻值不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ之間的距離L＝1.0m，NQ兩端連接阻值R＝3.0Ω的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在平面向上，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ＝30⁰。一質(zhì)量m=0.20kg，阻值r=0.50Ω的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置并用絕緣細(xì)線通過(guò)光滑的定滑輪與質(zhì)量M=0.60kg的重物相連。細(xì)線與金屬導(dǎo)軌平行。金屬棒沿導(dǎo)軌向上滑行的速度v與時(shí)間t之間的關(guān)系如圖乙所示，已知金屬棒在0~0.3s內(nèi)通過(guò)的電量是0.3~0.6s內(nèi)通過(guò)電量的1/3，g=10m/s²，求：

（1）0~0.3s內(nèi)棒通過(guò)的位移;
（2）金屬棒在0~0.6s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。