1.如图4所示,间距为L的两条足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角为α,导轨的电阻不计,导轨的N、P端连接一阻值为R的电阻,导轨置于磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直的匀强磁场中.将一根质量为m、电阻不计的导体棒ab垂直放在导轨上,导体棒ab恰能保持静止.现给导体棒一个大小为v0、方向沿导轨平面向下的初速度,然后任其运动,导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好.设导体棒所受滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等.求:
(1)导体棒与导轨间的动摩擦因数μ;
(2)导体棒在导轨上移动的最大距离x;
(3)整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q.
【点评】由于导体棒中的安培力时刻变化,需要将下滑过程分成极短时间内的微小位移,把安培力看作恒定。此题考查摩擦力、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、牛顿第二定律、能量守恒定律等知识点。
2(12分)(2013年5月门头沟区高三年级模拟)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900 。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)