Question

【題目】如圖，豎直固定的倒U型導(dǎo)軌NNPQ，軌道間距L=0.8m，上端開小口與水平 線圈C連接，線圈面積S =0.8m2，匝數(shù)N- 200，電阻r=15Ω。質(zhì)量m= 0.08kg的導(dǎo)體棒ab被外力水平壓在導(dǎo)軌一側(cè)，導(dǎo)體棒接入電路部分的電阻R=1Ω。開始時(shí)整個(gè)裝 置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。r=0時(shí)撤去外力，同時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度按B=Bo-kt的規(guī)律變化，其中k= 0.4T/s；t1=ls時(shí)，導(dǎo)體棒開始F滑，它與導(dǎo)軌問的動(dòng)摩擦因數(shù)μ = 0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。其余電阻不計(jì)（重力加速度g= 10m/s2）。求：

(1) 0-1s內(nèi)通過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度；

(2) t=0時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0;

(3)若僅將磁場方向改為豎直向下，要使導(dǎo)體棒ab在0- Is內(nèi)仍靜止，是否需要將它靠在導(dǎo)軌的另一側(cè)？扼要說明理由。

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)不需要

【解析】

（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合全電路的歐姆定律求解通過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度；（2）分析導(dǎo)體棒在水平和豎直方向的受力情況，結(jié)合平衡方程求解B0；（3）用楞次定律說明理由。

（1）0-t1時(shí)間內(nèi)，對(duì)線圈C和整個(gè)回路有：

聯(lián)立并帶入數(shù)據(jù)解得I=4A

（2）t1=1s時(shí)刻，導(dǎo)體棒即將下滑，有：mg=Ff

Ff=μFN；

FN=B1IL

B1=B0-kt1

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得B0=0.9T

（3）不需要；理由：由楞次定律可知，磁場方向相反，感應(yīng)電流方向也相反，由左手定則可知導(dǎo)體棒所受安培力的方向不變，所以不需要將它靠在導(dǎo)軌的另一側(cè)。