3 . 如图所示，足够长的光滑竖直平行金属轨道处于一个很大的匀强磁场中，已知轨道宽为l，磁感应强度大小为B、方向垂直轨道平面水平指向纸里。轨道上端接入一个滑动变阻器和一个定值电阻，已知滑动变阻器的最大阻值为R，定值电阻阻值为，.轨道下端有根金属棒CD恰好水平搁在轨道上，接触良好，已知金属棒质量为m。变阻器滑片位置aP=，CD棒在一平行于轨道平面的竖直向上F作用下，以某一初速度开始向上做匀减速直线运动，已知初速度大小为v₀，加速度大小为a、金属棒和轨道的电阻不计，重力加速度大小为g。则
（1）请说明金属棒运动过程中棒中感应电流方向；
（2）保持滑片P位置不变，金属棒运动过程中经过多少时间时流过定值电阻的电流为零？此时外力F多大？
（3）保持滑片P位置不变，金属棒运动过程中经过多少时间时流过定值电阻的电流为I₀（I₀已知且非零值）？

7 . 2019年5月23日10时50分，中国时速600公里高速磁浮实验样车在青岛下线。这标志着中国在高速磁浮技术领域实现重大突破。磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型，原理如图所示，PQ和MN是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场B₁和B₂，B₁方向未知，B₂垂直纸面向里。矩形金属框固定在实验车底部（车厢与金属框绝缘），其中ad边宽度与磁场间隔相等。当磁场B₁和B₂同时以速度v₀=l0m/s沿导轨向右匀速运动时，金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动。已知金属框垂直导轨的ab边长L=0.1m、总电阻R=0.8，列车与线框的总质量m=4.0kg，B₁=B₂=2.0T，悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力f=0.4N。
（1）为使金属框运动，则B₁的方向应如何？
（2）求实验车所能达到的最大速率；
（3）假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动，当时间为t=24s时，发现实验车正开始向右做匀加速直线运动，此时实验车的速度为v=2m/s，求由两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间。

8 . 迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示。在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H，导体绳长为L（L≪H），地球半径为R，质量为M，万有引力常量为G，轨道处磁感应强度大小为B，方向垂直于导体绳。忽略地球自转的影响。求：
（1）卫星做圆周运动速度v及导体绳中感应电动势E₁；
（2）电池电动势E₂。

9 . 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，边长l=0.5m，总电阻R=lΩ，总质量m=125g。将其置于磁感强度B=1T的水平匀强磁场上方h=0.8m处，如图所示线框由静止自由下落，下落过程中线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行取g=10m/s²。
(l)求c、d边刚进入磁场时线框中产生的感应电动势；
(2)求c、d边刚进入磁场时c、d两点间的电势差；
(3)若改变纸框dc边到磁场边界的距离，使线框进入磁场过程加速度恰好为零，求此时线框dc边到磁场边界的距离h′。

10 . 电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置，不同的电源非静电力做功的本领有所不同，物理学中用电动势来描述电源的这种特性。
(1)如图所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属框两平行导轨间距为l。金属棒MN在外力的作用下，沿框架以速度v向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为-e。
①请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势；
②在金属棒产生电动势的过程中，请说明是什么力充当非静电力，并求出这个非静电力F的大小。
(2)科学家发现导体两端的温度差也能产生电动势，这种电动势称为温差电动势。我们用图乙所示的简化模型来分析。一段长度为L的直导线AB沿Ox轴放置，A端位于坐标原点处。与恒温热源接触后，A端温度恒为T₁，B端温度恒为T₂（T₂<T₁）。假定导线上相同位置处的温度相同，不同位置处的温度沿x方向均匀变化，导线形状随温度的变化忽略不计。
①若温差电动势的大小与导线两端的温度差成正比，比例系数为s_AB，求导线AB两端的电动势；
②从微观上来看，可认为：温度越高，金属离子（即原子失去自由电子后的剩余部分）热运动的平均动能越大，与之相比，自由电子热运动平均动能随温度的变化可以忽略不计。如图乙所示，取导线中长为△x的一个薄层，自由电子受到左侧金属离子的碰撞比右侧的强，薄层两端就形成了压强差，自由电子会发生定向运动。已知薄层两端的压强差与其两端的温度差成正比，且比例系数为nk，n为单位体积内的自由电子数（假设导线中各处n都相同）k为常数。导线AB的横截面积为S，电荷量为-e，忽略自由电子与金属离子之间及自由电子彼此间的库仑作用。请利用自由电子的受力特点，结合电动势的定义式，推导得出温差电动势的表达式。