据报道，1992年7月，美国"阿特兰蒂斯"号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验取得部分成功．航天飞机在地球赤道上空离地面约3400km处由东向西飞行，从航天飞机

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据报道，1992年7月，美国"阿特兰蒂斯"号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验取得部分成功．航天飞机在地球赤道上空离地面约3400km处由东向西飞行，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长20km，电阻为800W的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动，假定这一范围内的地磁场是均匀的，磁感应强度约为

，且认为悬绳上各点的切割速度都与航天飞机的速度相同，根据理论设计，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可产生约3A的感应电流，试求：
（1）航天飞机相对于地面的大约速度?（地表面重力加速度为

，地球半径为6400km）
（2）悬线中产生的感应电动势?
（3）悬线两端的电压?
（4）航天飞机绕地球运行一周悬线输出的电能?

答案

（1）6.4 ×10³ m/s （2） 5120V （3）2720V（4）7.8×10⁷J

解析

1）

　　（2）

　　（3）U＝E-Ir＝5120-3×800＝2720V
　　（4）

举一反三

（1）回路中感应电流的大小是多少?方向如何?
（2）cd杆运动的加速度大小；
（3）当cd杆与ab杆间距由0.5m变化到4.5rn时，力F₂对ab杆做的功.

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如图所示，导体棒ab质量为0.10kg，用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触，导轨上还放有质量为0.20kg的另一导体棒cd，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。将ab棒向右拉起0.80m高，无初速释放，当ab棒第一次经过平衡位置向左摆起的瞬间，cd棒获得的速度是0.50m/s。在ab棒第一次经过平衡位置的过程中，通过cd棒的电荷量为1C。空气阻力不计，重力加速度g取10m/s²，求：

（1）ab棒向左摆起的最大高度；
（2）匀强磁场的磁感应强度；
（3）此过程中回路产生的焦耳热。

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（20分）如图甲所示，一边长为L，质量为m，电阻为R的金属丝方框竖直放置在磁场中，磁场方向垂直方框平面，磁感应强度的大小随y的变化规律为

，k为恒定常数，同一水平面上磁感应强度相同．现将方框以初速度v₀从O点水平抛出，重力加速度为g，不计阻力．
（1）通过计算确定方框最终运动的状态；

（2）若方框下落过程中产生的电动势E与下落高度y的关系如图乙所示，求方框下落H高度时产生的内能．

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如图所示，两条固定的光滑的平行长金属导轨PQ和MN相距L＝2m，电阻忽略不计。两导轨在同一水平面上，导轨上放有两根电阻均为r＝1Ω且与导轨垂直的细金属杆ab和cd，处在竖直向上的磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，杆cd系一细绳，绳跨过定滑轮与地面上一质量m＝1kg的重物相连，不计绳与滑轮以及滑轮与轴间的摩擦。最初ab、cd均静止，且细绳绷直但无张力。t=0时刻，ab从静止开始以2m/s²加速度向左做匀加速直线运动，
求：（1）t=2s末绳的张力大小？
（2）若t时刻物体离开地面，求t值。（g＝10m/s²）

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如图所示，两条平行的足够长的光滑金属导轨与水平面成α=53º角，导轨间距离L=0.8m.其上端接一电源和一固定电阻，电源的电动势E=1.5V,其内阻及导轨的电阻可忽略不计. 固定电阻R=4.5Ω.导体棒ab与导轨垂直且水平，其质量m=3×10^-2kg,电阻不计. 整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T.(g=10m/s² sin53º="0.8 " cos53º="0.6" )

（1）将ab棒由静止释放，最终达到一个稳定的速度，求此时电路中的电流；
（2）求ab稳定时的速度；
（3）求ab棒以稳定速度运动时电路中产生的焦耳热功率P_Q及ab棒重力的功率P_G.
从计算结果看两者大小关系是怎样的？请解释为什么有这样的关系？

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