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如图所示,在磁感应强度为B=2T,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,有一个由两条曲线...

如图所示,在磁感应强度为B=2T,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,有一个由两条曲线状的金属导线及两电阻(图中黑点表示)组成的固定导轨,两电阻的阻值分别为R1=3Ω、R2=6Ω,两电阻的体积大小可忽略不计,两条导线的电阻忽略不计且中间用绝缘材料隔开,导轨平面与磁场垂直(位于纸面内),导轨与磁场边界(图中虚线)相切,切点为A.现有一根电阻不计、足够长的金属棒MN与磁场边界重叠,在A点对金属棒MN施加一个方向与磁场垂直、位于导轨平面内的并与磁场边界垂直的拉力F,将金属棒MN以速度v=5m/s匀速向右拉,金属棒MN与导轨接触良好,以切点为坐标原点,以F的方向为正方向建立x轴,两条导线的形状符合曲线方程y=±2manfen5.com 满分网sinmanfen5.com 满分网x m.求:
(1)推导出感应电动势e的大小与金属棒的位移x的关系式;
(2)整个过程中力F所做的功;
(3)从A到导轨中央的过程中通过R1的电荷量.

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根据法拉第电磁感应定律表示出感应电动势e的大小. 根据能量守恒得外界的能量转化成整个电路产生的焦耳热. 【解析】 (1)L=2y=4sinx m 根据法拉第电磁感应定律得: E=BLv=40sinx V (2)因为 x=vt,所以 E=BLv=40sint  V 由于导体做匀速运动,力F所做的功等于电路中电流所做的功. 电动势有效值E′==40  V 导体切割磁感线的时间t==1.6 s,电路中总电阻R=2Ω, 拉力F所做的功W=Q热=t=1280 J (3)由E=BLv=40sint  V 可知Emax=BSω=Φmω, 所以Φm==Wb 通过电阻R1的电量为q=△t=•= C. 答:(1)推导出感应电动势e的大小与金属棒的位移x的关系式是E=40sinx V; (2)整个过程中力F所做的功是1280 J; (3)从A到导轨中央的过程中通过R1的电荷量是 C.
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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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