精英家教網(wǎng)如圖甲所示,電阻不計,間距為l的平行長金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),阻值為R的導(dǎo)體棒ab固定連接在導(dǎo)軌左端,另一阻值也為R的導(dǎo)體棒ef垂直放置到導(dǎo)軌上,ef與導(dǎo)軌接觸良好,并可在導(dǎo)軌上無摩擦移動.現(xiàn)有一根輕桿一端固定在ef中點,另一端固定于墻上,輕桿與導(dǎo)軌保持平行,ef、ab兩棒間距為d.若整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中,且從某一時刻開始,磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖乙所示的方式變化.
(1)求在0~t0時間內(nèi)流過導(dǎo)體棒ef的電流的大小與方向;
(2)求在t0-2t0時間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量;
(3)1.5t0時刻桿對導(dǎo)體棒ef的作用力的大小和方向.
分析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,閉合電路歐姆定律與楞次定律,即可求解;
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,與焦耳定律,即可求解;
(3)根據(jù)安培力的表達(dá)式,及受力平衡狀態(tài),即可求解.
解答:解:(1)在0~t0時間內(nèi),磁感應(yīng)強度的變化率
△B
△t
=
B0
t0

產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大。E1=
△?
△t
=
△B
△t
S=
B0ld
t0

流過導(dǎo)體棒ef的電流大。I1=
E1
2R
=
B0ld
2Rt0

有楞次定律可判斷電流方向為e→f
(2)在t0~2t0時間內(nèi),磁感應(yīng)強度的變化率
△B
△t
=
2B0
t0

產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小E2=
△?
△t
=
△B
△t
ld=
2B0ld
t0

流過導(dǎo)體棒ef的電流大小I2=
E2
2R
=
B0ld
Rt0

時間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量Q=
I
2
2
Rt0=
B
2
0
l2d2
Rt0

(3)在t~1.5t0時,磁感應(yīng)強度B=B0
Ef棒受安培力:F=B2I2l2=B0I2l=
B
2
0
l2d 
Rt0

方向水平向左:
根據(jù)導(dǎo)體棒受力平衡,桿對導(dǎo)體棒的作用力為F′=-F=-
B
2
0
l2d 
Rt0

方向為向右的拉力
答:(1)則在0~t0時間內(nèi)流過導(dǎo)體棒ef的電流的大小
B0ld
2Rt0
與方向e→f;
(2)則在t0-2t0時間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量
B
2
0
l2d2
Rt0
;
(3)1.5t0時刻桿對導(dǎo)體棒ef的作用力的大小-
B
2
0
l2d 
Rt0
和方向向右的拉力.
點評:考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、楞次定律及焦耳定律等規(guī)律的應(yīng)用,掌握受力平衡條件.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?深圳二模)如圖甲所示,電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距L=0.5m,上端連接R=0.5Ω的電阻,下端連著電阻不計的金屬卡環(huán),導(dǎo)軌與水平面的夾角θ=300,導(dǎo)軌間虛線區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場,其上、下邊界之間的距離s=1Om,磁感應(yīng)強 度B-t圖如圖乙所示.長為L且質(zhì)量為m=0.5kg的金屬棒ab的電阻不計,垂直導(dǎo) 軌放置于距離磁場上邊界d=2.5m處,在t=O時刻由靜止釋放,棒與導(dǎo)軌始終接觸良 好,滑至導(dǎo)軌底端被環(huán)卡住不動.g取10m/s2,求:

(1)棒運動到磁場上邊界的時間;
(2)棒進人磁場時受到的安培力;
(3)在0-5s時間內(nèi)電路中產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖甲所示,電阻不計的軌道MON與PRQ平行放置,ON及RQ與水平面的夾角θ=53°,水平導(dǎo)軌處于豎直向下的勻強磁場中,傾斜導(dǎo)軌處于平行軌道向下的磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度大小相同.兩根相同的導(dǎo)體棒ab和cd分別放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直并始終接觸良好.導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=1.0kg,R=1.0Ω,長度L=1.0m,與導(dǎo)軌間距相同,兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5.現(xiàn)對ab棒施加一個方向向右、大小隨乙圖規(guī)律變化的力F的作用,同時由靜止釋放cd棒,則ab棒做初速度為零的勻加速直線運動,g取10m/s2.求:(設(shè)解題涉及過程中ab、cd兩棒分別位于水平和傾斜軌道上)
(1)ab棒的加速度大;
(2)若已知在前2s內(nèi)外力做功W=30J,求這一過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)求cd棒達(dá)到最大速度所需的時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,電阻不計、間隔距為l的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),阻值為R的導(dǎo)體棒ab固定連接在導(dǎo)軌左端,另一阻值也為R的導(dǎo)體棒ef垂直旋轉(zhuǎn)在導(dǎo)軌上,ef與導(dǎo)軌接觸良好并可在導(dǎo)軌上無摩擦移動。現(xiàn)有一根輕桿一端固定中ef中中斷過程,另一端固定于墻上;輕桿與導(dǎo)軌保持平行,efab兩棒之間距離為d。若整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中,且從某一時刻開始,磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖乙所示的方式變化。

(1)求0 ~ t0時間內(nèi)流過導(dǎo)體棒ef的電流大小和方向;

(2)求t0 ~ 2t0時間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量;

(3)分別寫出0 ~ t0、t0 ~ 2t0時間內(nèi)輕桿受力F隨時間變化的函數(shù)關(guān)系式,求出2t0時刻輕桿受力F的大小和方向。

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年遼寧師范大學(xué)附屬中學(xué)高三三模理綜物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖甲所示,電阻不計且間距L=lm的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,上端接一阻值R=2Ω的電阻,虛線OO′下方有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場,現(xiàn)將質(zhì)量m=0.l kg、電阻不計的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放,金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平。已知桿ab進入磁場時的速度v0 =1m/s,下落0.3 m的過程中加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示,g取10 m/s2 ,則

A.勻強磁場的磁感應(yīng)強度為1T

B.a(chǎn)b桿下落0.3 m時金屬桿的速度為1 m/s

C.a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2 J

D.a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中通過R的電荷量為0.25 C

 

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