如图甲所示,两根光滑固定导轨相距0.4m竖直放置,导轨电阻不计,在导轨末端P、Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0.01kg,长为0.2 m,处于磁感应强度为B0=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向里.相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场,且磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示.在t=0时刻,质量为0.02kg、阻值为0.3Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2m高度处,由静止开放释放,下落过程中保持水平,且与导轨接触良好,结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场,并在磁场中做匀速运动,在t2时刻从下边界JK离开磁场,g取10 m/s2.求:
(1)在0~t1时间内,电路中感应电动势的大小;
(2)在t1~t2时间内,棒cd受到细导线的总拉力为多大;
(3)棒cd在0~t2时间内产生的焦耳热.
发电机转子是边长为0.2m的正方形,线圈匝数为100匝,内阻为8Ω,初始位置如图所示,以ad、bc中点连线为轴以600 r/min的转速在磁感应强度为T的匀强磁场中转动,灯泡电阻为24Ω,则:
(1)从图示位置开始计时,写出感应电动势的瞬时值表达式;
(2)灯泡的实际消耗功率为多大?
如图所示,某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为9.8×104W,电厂输出电压仅350V,为了减少输送功率损失,先用一升压变压器将电压升高再输送,在输送途中,输电线路的总电阻为4Ω,允许损失的功率为输送功率的5%,求用户所需电压为220V时,升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少?
如图所示,边长为L、匝数为n的正方形金属线框,它的质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘.金属线框的上半部分处于磁场内,下半部分处于磁场外,磁场随时间的变化规律为B=kt.求:
(1)线框中的电流强度为多大?
(2)t时刻线框受到的安培力为多大?
如图所示,先后以速度v1和v2(4v1=v2),匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中,在先后两种情况下:
(1)线圈中的感应电流之比I1∶I2=____________.
(2)线圈中产生的热量之比Q1∶Q2=____________.
(3)拉力做功的功率之比P1∶P2=______________.
两个电流随时间的变化关系如图甲、乙所示,把它们通入相同的电阻中,则在1 s内两电阻消耗的电能之比Wa∶Wb=________.