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如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4 m.导轨右端接有阻值R...

如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4 m.导轨右端接有阻值R=1 Ω的电阻,导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好.导体棒及导轨的电阻均不计,导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,bd连线与导轨垂直,长度也为L.0时刻开始,磁感应强度B的大小随时间t变化,规律如图(b)所示;同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1 s后刚好进入磁场.若使棒在导轨上始终以速度v=1 m/s做直线运动,求:

(1)棒进入磁场前,回路中的电动势E大小;

(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流I与时间t的关系式.

 

(1)0.04 V; (2)0.04 N, I=; 【解析】 ⑴在棒进入磁场前,由于正方形区域abcd内磁场磁感应强度B的变化,使回路中产生感应电动势和感应电流,根据法拉第电磁感应定律可知,在棒进入磁场前回路中的电动势为E==0.04V ⑵当棒进入磁场时,磁场磁感应强度B=0.5T恒定不变,此时由于导体棒做切割磁感线运动,使回路中产生感应电动势和感应电流,根据法拉第电磁感应定律可知,回路中的电动势为:e=Blv,当棒与bd重合时,切割有效长度l=L,达到最大,即感应电动势也达到最大em=BLv=0.2V>E=0.04V 根据闭合电路欧姆定律可知,回路中的感应电流最大为:im==0.2A 根据安培力大小计算公式可知,棒在运动过程中受到的最大安培力为:Fm=imLB=0.04N 在棒通过三角形abd区域时,切割有效长度l=2v(t-1)(其中,1s≤t≤+1s) 综合上述分析可知,回路中的感应电流为:i==(其中,1s≤t≤+1s) 即:i=t-1(其中,1s≤t≤1.2s)
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考点分析:
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如图所示,一矩形金属框架与水平面成角θ=37°,宽L=0.4 m,上、下两端各有一个电阻R0=2 Ω,框架的其他部分电阻不计,框架足够长,垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T.ab为金属杆,与框架良好接触,其质量m=0.1 kg,电阻r=1.0 Ω,杆与框架的动摩擦因数μ=0.5.杆由静止开始下滑,在速度达到最大的过程中,上端电阻R0产生的热量Q0=0.5 J(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8). 求:

(1)流过R0的最大电流;

(2)从开始到速度最大的过程中ab杆沿斜面下滑的距离;

(3)在时间1s内通过ab杆某横截面的最大电荷量.

 

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如图(a)所示,面积为0.01m2、电阻为0.1Ω的单匝正方形导线框放在匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直.磁感应强度B随时间t的变化图线如图(b)所示.时刻,磁感应强度的方向垂直于纸面向里,在1s末线框中感应电流的大小为______A.若规定水平向左为正方向,请在图(c)中定性画出前4sab边所受的安培力F随时间t的变化图线________.

 

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如图,光滑平行金属导轨间距为L,与水平面夹角为θ,两导轨上端用阻值为R的电阻相连,该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面.质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动,然后又返回到出发位置.在运动过程中,ab与导轨垂直且接触良好,不计ab和导轨的电阻及空气阻力.

(1)求ab开始运动时的加速度a

(2)分析并说明ab在整个运动过程中速度、加速度的变化情况;

(3)分析并比较ab上滑时间和下滑时间的长短.

 

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如图所示,在倾角θ37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域MNPQ,磁感应强度B的大小为5T,磁场宽度d0.55m,有一边长L0.4m、质量m10.6kg、电阻R的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量为m20.4kg的物体相连,物体与水平面间的动摩擦因数μ0.4,将线框从图示位置由静止释放,物体到定滑轮的距离足够长.(g10m/s2sin37°0.6cos37°0.8)求:

(1)线框abcd还未进入磁场的运动过程中,细线中的拉力为多少?

(2)ab边刚进入磁场时,线框恰好做匀速直线运动,求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x多大?

(3)(2)问中的条件下,若cd边恰离开磁场边界PQ时,速度大小为2m/s,求整个运动过程中ab边产生的热量为多少?

 

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如图所示,两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾角为θ,导轨下端接有电阻R,匀强磁场垂直斜面向上.质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,上升高度为h,在这个过程中(  )

A.金属棒所受各力的合力所做的功等于零

B.金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh和电阻R上产生的焦耳热之和

C.恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功与电阻R上产生的焦耳热之和

D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热

 

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