（13分）载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的即离。在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示。开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T₀。当MN通以强度为I₁的电流时，两细线内的张力均减小为T₁：当MN内的电流强度变为I₂时，两细线的张力均大于T₀。

（1）分别指出强度为I₁、I₂的电流的方向；
（2）求MN分别通以强度为I₁和I₂电流时，线框受到的安培力F₁与F₂大小之比；
（3）当MN内的电流强度为I₃时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求I₃。

如图所示，AB和CD是足够长的平行光滑导轨，其间距为l，导轨平面与水平面的夹角为θ。整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面且向上的匀强磁场中。AC端连有阻值为R的电阻。若将一质量为m、垂直于导轨的金属棒EF在距BD端s处由静止释放，则棒滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段（金属棒及导轨的电阻不计）。求：

（1）金属棒下滑速度为v时的加速度。
（2）金属棒下滑过程中的最大速度。
（3）金属棒下滑至BD端过程中，电阻R上产生的热量。
（4）若用大小为F、方向沿斜面向上的恒力把金属棒EF从BD位置由静止推至距BD端s处，此时撤去该力，金属棒EF最后又回到BD端。金属棒棒自BD端出发又回到BD端的整个过程中，有多少电能转化成了内能?

如图所示，由导线制成的正方形线框边长L，每条边的电阻均为R，其中ab边材料较粗且电阻率较大，其质量为m，其余各边的质量均可忽略不计。线框可绕与cd边重合的水平轴OO′自由转动，不计空气阻力及摩擦。若线框始终处在方向竖直向下、磁感强度为B的匀强磁场中，线框从水平位置由静止释放，历时t到达竖直位置，此时ab边的速度为v，重力加速度为g。求：
（1）线框在竖直位置时，ab边两端的电压及其所受安培力的大小。
（2）这一过程中感应电动势的有效值。
（3）在这一过程中，通过线框导线横截面的电荷量。

如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37º角，下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直向上.质量为0.2kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.
⑴ 求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；
⑵ 当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；

⑶ 在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小和方向.
（g=10m/s²，sin37º=0.6，cos37º=0.8）

如图，线圈的面积是0.05m²，共100匝,线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感强度为B=，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式.
（2）线圈转了时电动势的瞬时值多大？
（3）电路中电压表、电流表的示数各是多少？
（4）

如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨间距为L，导轨上端连接一个阻值为3Ω的定值电阻R。在水平虚线L₁、L₂间有一与导轨所在斜面垂直向上的匀强磁场B，磁场区域的宽度为d。导体棒a、b放在斜面上，a棒的质量m_a=0.2kg，电阻R_a=2Ω；b棒的质量m_b=0.1kg，电阻R_b=2Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，都能匀速穿过磁场区域，且当b棒刚穿出磁场时a棒正好进入磁场。重力加速度g=10m/s²，不计棒之间的相互作用，不计金属导轨的电阻。导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，导轨足够长。求：

（1）安培力对导体棒a、b的作功之比W_a:W_b为多少。
（2）导体棒a、b在磁场中运动时速度之比v_a:v_b为多少。
（3）如果d=0.4m，则a棒开始运动时距虚线L₁的距离l_a是多少？

(20分)如图甲所示，间距为 L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为 q的斜面上。在 MNPQ矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为 B；在 CDEF矩形区域内有方向垂直于斜面向下的磁场，磁感应强度 B_t 随时间 t变化的规律如图乙所示，其中 B_t的最大值为 2B。现将一根质量为 M、电阻为 R、长为 L的金属细棒 cd跨放在 MNPQ区域间的两导轨上并把它按住，使其静止。在 t＝0 时刻，让另一根长也为 L的金属细棒 ab从 CD上方的导轨上由静止开始下滑，同时释放 cd棒。已知 CF长度为 2L，两根细棒均与导轨良好接触，在 ab从图中位置运动到 EF处的过程中，cd棒始终静止不动，重力加速度为 g；t_x是未知量。

（1）求通过 cd棒的电流，并确定 MN PQ区域内磁场的方向；
（2）当 ab棒进入 CDEF区域后，求 cd棒消耗的电功率；
（3）求 ab棒刚下滑时离 CD的距离。             

（16分）空间有一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8T，两相同的长方形金属板MN、PQ竖直平行放置，俯视如图。两板间距L＝0.20m，与两板间距等长的金属棒AB垂直放在金属板上，可无摩擦滑动，其电阻R₀＝4Ω，金属板的右边接有如图电路，电阻R₁＝4Ω，R_,2＝2Ω。现有不计重力的带电粒子以v₀=2m/s的水平初速度射入两板间，问：

（1）欲使粒子能保持水平方向做匀速直线运动，金属棒AB运动速度的大小和方向；
（2）若金属棒AB保持以（1）中速度做匀速滑动，作用在AB上的外力多大；
（3）若使金属棒在稳定运动过程中突然停止，则在停止运动的瞬间，作用在棒上的磁场力大小与方向。

（16分）如图所示，两条相互平行的光滑金属导轨水平距离l=0.2m，在导轨的一端接有阻值为R=5Ω的电阻，在x ≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感应强度B=5T。一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v₀=2m/s的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动，加速度大小为a=2m/s²、方向与初速度方向相反。设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好。求：

（1）从进入磁场到速度减为零的过程中通过电阻R的电荷量；
（2）电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向；

如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上，相距为L，处于竖直方向的磁场中，整个磁场由若干个宽度皆为d的条形匀强磁场区域1、2、3、4……组成，磁感应强度B₁、B₂的方向相反，大小相等，即B₁=B₂=B。导轨左端MP间接一电阻R，质量为m、电阻为r的细导体棒ab垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，不计导轨的电阻。现对棒ab施加水平向右的拉力，使其从区域1磁场左边界位置开始以速度v₀向右作匀速直线运动并穿越n个磁场区域。
（1）求棒ab穿越区域1磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q；
（2）求棒ab穿越n个磁场区域的过程中拉力对棒ab所做的功W；
（3）规定棒中从a到b的电流方向为正，画出上述过程中通过棒ab的电流I随时间t变化的图象；