Question

（07年廣東卷）18.如圖a所示，一端封閉的兩條平行光滑導軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧，導軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在勻強磁場B₀，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B（t），如圖b所示，兩磁場方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路。從金屬棒下滑開始計時，經過時間t₀滑到圓弧底端。設金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g。

      （1）問金屬棒在圓弧內滑動時，回路中感應電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？

      （2）求0到t₀時間內，回路中感應電流產生的焦耳熱量。

      （3）探討在金屬棒滑到圓弧底端進入勻強磁場B₀的一瞬間，回路中感應電流的大小和方向。

   

   

Answer 1

解析：

（1）不變，方向仍然為從a到b。因為在時間t₀內閉合電路中的磁通量變化率不變。

 

       （2）根據法拉第電磁感應定律，有，焦耳熱量

 

       （3）根據機械能守恒，金屬棒ab進入勻強磁場B₀的一瞬間初速度。

       根據，有。

根據右手定則判斷由此產生的感應電流方向為從b到a，與前面的感應電流方向相反，因此需要比較它們的大�。�

       若E>E'，則感應電流的大小為，方向從a到b。

       若E<E'，則感應電流的大小為，方向從b到a。

若E=E'，則感應電流的大小為I=0。