Question

如圖所示，U形導(dǎo)軌固定在水平面上，右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab，ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，金屬棒與導(dǎo)軌圍成正方形，邊長為L，金屬棒接入電路的電阻為R，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．從t=0時(shí)刻起，加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律為B=kt，（k＞0），設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．

（1）求金屬棒滑動(dòng)前，通過金屬棒的電流的大小和方向；

（2）t為多大時(shí)，金屬棒開始移動(dòng)？

（3）從t=0時(shí)刻起到金屬棒開始運(yùn)動(dòng)的過程中，金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱多大？

Answer 1

考點(diǎn)：

法拉第電磁感應(yīng)定律；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化．.
專題：	電磁感應(yīng)——功能問題．
分析：	（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，結(jié)合閉合電路歐姆定律，及楞次定律，即可求解； （2）根據(jù)安培力表達(dá)式，結(jié)合平衡條件，即可求解； （3）依據(jù)焦耳定律，即可求解．
解答：	解：（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律，則有： 由閉合電路歐姆定律，則有： 得： 根據(jù)楞次定律，則有方向：由a到b；            （2）由于安培力F=BIL∝B=kt∝t，隨時(shí)間的增大，安培力將隨之增大．當(dāng)安培力增大到等于最大靜摩擦力時(shí)，ab將開始向左移動(dòng)．    這時(shí)有： 解得： （3）由Q=I2Rt 得： 答：（1）金屬棒滑動(dòng)前，通過金屬棒的電流的大小和方向由a到b； （2）t為時(shí)，金屬棒開始移動(dòng)； （3）從t=0時(shí)刻起到金屬棒開始運(yùn)動(dòng)的過程中，金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱μmgL．
點(diǎn)評(píng)：	考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律及焦耳定律，掌握安培力的表達(dá)式，理解平衡條件的應(yīng)用．