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如图所示,两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内,相距L=0.3m,导轨的左端M...

如图所示,两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内,相距L=0.3m,导轨的左端M、N用0.2Ω的电阻R连接,导轨电阻不计.导轨上停放着一金属杆,轨道间金属杆的电阻r=0.1Ω,质量m=0.1kg,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感强度B=0.5T.现在金属杆上施加一垂直于杆的水平外力F,使R上的电压每秒钟均匀地增加0.05V,且电流方向由M点流向N点,设导轨足够长,则:
(1)说明外力F的方向和简单描述杆的运动.
(2)试求从杆开始运动后的2s内通过电阻R的电量.

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(1)由欧姆定律得到R上的电压与感应电动势的关系,E=BLv,可得到电压与速度的关系,再分析外力F的方向和杆的运动情况. (2)由电压与速度的关系式,求解加速度,得到2s内杆通过的位移,求出回路磁通量的增加量,由q=求解通过电阻R的电量. 【解析】 (1)由题,感应电流方向要由M点流向N点,由右手定则判断得知,杆必须向右运动,则知外力F的方向应水平向右. 因为U=IR,,E=BLv,得U=…① 则知,R上的电压均匀地增加,杆的速度v也均匀增加,故杆由静止开始做匀加速直线运动. (2)由①得,, 代入解得,杆的加速度为  a=0.5m/s2 2s内杆通过的位移为 △Φ=B•△S=BLs=0.5×0.3×1=0.15Wb 故2s内通过电阻R的电量为 代入解得,q=0.5C 答: (1)外力F的方向水平向右,杆由静止开始做匀加速直线运动. (2)从杆开始运动后的2s内通过电阻R的电量是0.5C.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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