如圖,平行金屬導軌MN、PQ傾斜與水平面成30°角放置,其電阻不計,相距為l=0.2m.導軌頂端與電阻相連,....
問題詳情:
如圖,平行金屬導軌MN 、PQ傾斜與水平面成30°角放置,其電阻不計,相距為
l=0.2 m.導軌頂端與電阻相連,.在導軌上垂直導軌水平放置一根質量為m=4×10-2kg、電阻為的金屬棒ab. ab距離導軌頂端d=0.2 m,導體棒與導軌的動摩擦因數;在裝置所在區域加一個垂直導軌平面,方向如圖的磁場,磁感應強度
B=(0.2+0.5t)T,g取10 m/s2.
(1)若導體棒靜止,求通過電阻的電流.
(2)何時釋放導體棒,釋放時導體棒處於平衡狀態?
(3)若t=0時刻磁感應強度B0=0.2T,此時釋放ab棒,要保*其以a=2.5m/s2的加速度沿導軌向下做初速為零的勻加速直線運動,求磁感應強度B應該如何隨時間變化,寫出其表達式.
【回答】
(1)(共4分)解
設閉合迴路產生的感應電動勢為E,有
(1分)
(1分)
(本步也可以寫成: ) (2分)
(2分,公式1分,結果1分)
(2)(共10分)
方法一:
若導體棒即將向下運動,則
(1分)
(1分)
(本步可以列式:, (1分) )
(或)(2分)
(以上步驟可以列式:) (4分)
(若直接寫出:不得分)
解得: (2分,得出t1的結果給2分)
若導體棒即將向上運動,則
(2分)
(本步可以列式: (2分)
得: (1分
(答出以上兩種情況任意一種給6分。)
故在t=0.4~2.0 s時間段內釋放導體棒時,導體棒處於平衡狀態(1分)
(本步若寫成得1分,若寫成得0分,若只是求出某一特定值,但此值只要是在0.4~2.0 s之間,均只給5分;若超出該範圍,只給相應正確步驟的分。)
方法二:
對導體棒,由平衡條件:
(3分)
又: (3分)
解得:(4分)
(3)(共6分)
對導體棒, (1分)
(若寫成也給1分)
故,即迴路中感應電流為0。若要保*迴路中感應電流為0,則必須迴路中磁通量保持不變。(1分)(類似意思表述給1分)
則t時刻磁通量。 (3分)
(本步得2分,若寫成得1分)
(本步可寫成: (1分)
(1分)
) (1分)
解得: (1分)
(本步單位不帶不扣分)
知識點:電磁感應單元測試
題型:計算題