如圖所示,相距L=0.4m、電阻不計的兩平行光滑金屬導軌水平放置,一端與阻值R=0.15Ω的電阻相連,導軌處於...
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問題詳情:
如圖所示,相距L=0.4 m、電阻不計的兩平行光滑金屬導軌水平放置,一端與阻值R=0.15 Ω的電阻相連,導軌處於磁感應強度B=0.5 T的勻強磁場中,磁場方向垂直於導軌平面.質量m=0.1 kg、電阻r=0.05 Ω的金屬棒置於導軌上,並與導軌垂直.t=0時起棒在水平外力F作用下以初速度v0=2 m/s、加速度a=1 m/s2沿導軌向右勻加速運動.求:
(1)t=1 s時迴路中的電流;
(2)t=1 s時外力F大小;
(3)第1 s內通過棒的電荷量.
【回答】
(1)t=1 s時,棒的速度為:v1=v0+at=3 m/s
此時由於棒運動切割產生的電動勢為:E=BLv1=0.6 V
根據閉合電路歐姆定律可知,此時迴路中的感應電流為:I==3 A
(2)對棒,根據牛頓第二定律有:F-ILB=ma
解得t=1 s時外力F大小為:F=ILB+ma=0.7 N
(3)在t=1 s時間內,棒的位移為:x=v0t+at2
根據法拉第電磁感應定律可知,在這段時間內,棒切割平均感應電動勢為:=
根據閉合電路歐姆定律可知,在這段時間內,迴路中的平均感應電流為:=
在第1 s時間內,通過棒的電荷量為:q=·t
聯立以上各式解得:q=2.5 C
*:(1)3 A (2)0.7 N (3)2.5 C
知識點:專題八 電磁感應
題型:綜合題