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    有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用。图1中，线圈的匝数为n，ab长度为L1，bc长度为L2。图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90°。某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动，电刷端和端接电流传感器，电流传感器记录的图象如图3所示（I为已知量），取边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻。不计线圈转动轴处的摩擦

    （1）求线圈在图2所示位置时，产生电动势E的大小，并指明电刷和哪个接电源正极；
    （2）求闭合电路的总电阻和外力做功的平均功率；
    （3）为了能够获得更多的电能，依据所学的物理知识，请你提出改进该装置的三条建议。

    （1）M端是电源正极；（2）；（3）增加磁感应强度；增加线圈匝数；增加磁场区域面积；适当增加线圈面积；变成多组线圈

    解析试题分析：（1）               （2分）
                   （1分）
                     （2分）
    根据右手定则，M端是电源正极 （1分）
    （2）电流：                  （2分）
                    （2分）
    线圈转动一个周期时间内，产生电流的时间是半周期                       （2分）
    外力平均功率                  （2分）
                      （2分）
    （3）增加磁感应强度；增加线圈匝数；增加磁场区域面积；适当增加线圈面积；变成多组线圈等                                           （6分）（答对一条2分）
    考点：交流电的产生，电磁感应

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：单选题

    如右图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是(　　)

    A．一起向左运动
    B．一起向右运动
    C．ab和cd相向运动，相互靠近
    D．ab和cd相背运动，相互远离

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    金属杆ABC处于磁感强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里(如图所示)．已知AB=BC=20cm，当金属杆在图中标明的速度方向运动时，测得A、C两点间的电势差是3.0V，则可知移动速度v=___  m/s ，其中A、B两点间的电势差UAB=__ __V．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    abcd是质量为m，长和宽分别为b和l的矩形金属线框，有静止沿两条平行光滑的倾斜轨道下滑，轨道平面与水平面成θ角。efmn为一矩形磁场区域，磁感应强度为B，方向竖直向上。已知da=an=ne=b，线框的cd边刚要离开磁区时的瞬时速度为v，整个线框的电阻为R，试用题中给出的物理量（m、b、l、B、θ、v、R）表述下列物理量。

    （1）ab刚进入磁区时产生的感应电动势
    （2）此时线框的加速度
    （3）线框下滑中共产生的热量

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （20分）如图（a）所示，两条间距为h的水平虚线之间存在方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度大小按图（b）中B-t图象变化（图中Bo已知）。现有一个“日”字形刚性金 属，线框ABCDEF，它的质量为m，EF中间接有一开关S，开关S闭合时三条水平边框的电阻均为R，其余各边电阻不计。AB=CD=EF=L，AD=DE=h。用两根轻质的绝缘细线把线框竖直悬挂住，AB边恰好在磁场区域M1 N1和M2N2的正中间，开始开关S处于断开状态。t0（未知）时刻细线恰好松弛，此后闭合开关同时剪断两根细线，当CD边刚进入磁场上边界Mi Ni时线框恰好做匀速运动（空气阻力不计）。求：
    （1）t0的值；
    （2）线框EF边刚离开磁场下边界M2N2时的速度；
    （3）从剪断细线到线框EF边离开磁场下边界M2N2的过程中金属线框中产生的焦耳热。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m．宽为d=1m的金属“U”形导轨，在“U”形导轨右侧=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=lm/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g="10" m/s2)。

    (1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况；
    (2)计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；
    (3)计算4s内回路产生的焦耳热。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (15分) 如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ， N、Q两点间接有阻值为R的电阻。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。将质量为m、阻值也为R的金属杆ab垂直放在导轨上，杆ab由静止释放，下滑距离x时达到最大速度。重力加速度为g，导轨电阻不计，杆与导轨接触良好。求：
    ⑴杆ab下滑的最大加速度；
    ⑵杆ab下滑的最大速度；
    ⑶上述过程中，杆上产生的热量。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （14分） 如图所示，两根竖直放置的平行光滑金属导轨，上端接阻值R＝3 Ω的定值电阻．水平虚线间有与导轨平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d＝0.3 m．导体棒a的质量ma＝0.2 kg，电阻Ra＝3 Ω；导体棒b的质量mb＝0.1 kg，电阻Rb＝6 Ω.它们分别从图中P、Q处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场．设重力加速度为g＝10 m/s2，不计a、b之间的作用，整个过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好，导轨电阻忽略不计．求：

    （1）在整个过程中，a、b两棒克服安培力做的功分别是多少；
    （2）a、b棒进入磁场的速度；
    （3）分别求出P点和Q点距A1的高度．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，光滑金属导轨 PN与QM相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，R2＝3Ω，ab导体棒的电阻为2 Ω．垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T．现使ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，求：

    (1)金属棒上产生的感应电动势E
    (2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？
    (3)拉ab棒的水平向右的外力F为多大？

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