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如图,两条相距的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为的电阻...

如图,两条相距的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小为随时间的变化关系为,式中为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为,方向也垂直于纸面向里.某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在时刻恰好以速度越过,此后向右做匀速运动.金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计.求:

1)在时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;

2)在时刻)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小.

 

(1) ;(2); 【解析】 在金属棒未越过MN之前,t时刻穿过回路的磁通量为: ① 设在从t时刻到的时间间隔内,回路磁通量的变化量为,流过电阻R的电荷量为,由法拉第电磁感应有: ② 由欧姆定律有: ③ 由电流的定义有: ④ 联立①②③④可得: ⑤ 由⑤可得,在t=0到t=的时间间隔内,流过电阻R的电荷量q的绝对值为: ⑥ (2)当时,金属棒已越过MN,由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有: ⑦ 式中f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力.设此时回路中的电流为I,F的大小为: ⑧ 此时金属棒与MN之间的距离为: ⑨ 匀强磁场穿过回路的磁通量为: ⑩ 回路的总磁通量为: ⑪ 式中仍如①式所示,由①⑨⑩⑪可得,在时刻t()穿过回路的总磁通量为: ⑫ 在t到的时间间隔内,总磁通量的改变为:⑬ 由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为:⑭ 由欧姆定律有: ⑮ 联立⑦⑧⑬⑭⑮可得:  
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考点分析:
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如图甲所示,竖直平面内有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,两导轨间距d=0.5 m,上端通过导线与阻值为R=2 Ω的电阻连接,下端通过导线与阻值为RL=4 Ω的小灯泡L连接,在CDFE矩形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示,CE长为2 m.t=0时,电阻也为R=2 Ω的金属棒以某一初速度从AB位置紧贴导轨向下运动,当金属棒从AB位置运动到EF位置过程中,小灯泡的亮度始终没有发生变化,g10 m/s2.:

(1)通过小灯泡的电流大小;

(2)金属棒的质量;

(3)t=0.25 s时金属棒两端的电势差.

 

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如图(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成  半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上.圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场Bt),如图(b)所示,两磁场方向均竖直向上.在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧底端.设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g

⑴问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?

⑵求0到时间t0内,回路中感应电流产生的焦耳热量.

⑶探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向.

 

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如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距.现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,Fab与初始位置的距离x变化的情况如图,已知.求:

(1)棒ab离开磁场右边界时的速度;

(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能;

(3)满足什么条件时,棒ab进入磁场后一直做匀速运动.

 

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如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2 m,宽为d=0.5 m的光滑金属“U”型导轨,导轨右端接有R1=2 ΩR2=6 Ω的两个电阻,在“U”型导轨右侧l=1 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻.质量为m=0.1 kg,内阻r=0.5 Ω,导体棒abv0=2 m/s初速度从导轨的左端开始向口运动,导轨的电阻忽略不计,g10 m/s2。求:

(1)第一秒内流过ab电流的大小及方向;

(2)第一秒内流过电阻R1的电荷量;

(3) ab电棒进入磁场瞬间的加速度大小及全过程回路中产生的焦耳热。

    

 

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如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r00.10Ω/m,导轨的端点PQ用电阻可以忽略的导线相连,两导轨间的距离l0.20m.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为Bkt,比例系数k0.020T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦低滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直.在t0时刻,金属杆紧靠在PQ端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t6.0s时金属杆所受的安培力.

 

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