如图,平行金属导轨MN、PQ倾斜与水平面成30°角放置,其电阻不计,相距为l=0.2m.导轨顶端与电阻相连,....
问题详情:
如图,平行金属导轨MN 、PQ倾斜与水平面成30°角放置,其电阻不计,相距为
l=0.2 m.导轨顶端与电阻相连,.在导轨上垂直导轨水平放置一根质量为m=4×10-2kg、电阻为的金属棒ab. ab距离导轨顶端d=0.2 m,导体棒与导轨的动摩擦因数;在装置所在区域加一个垂直导轨平面,方向如图的磁场,磁感应强度
B=(0.2+0.5t)T,g取10 m/s2.
(1)若导体棒静止,求通过电阻的电流.
(2)何时释放导体棒,释放时导体棒处于平衡状态?
(3)若t=0时刻磁感应强度B0=0.2T,此时释放ab棒,要保*其以a=2.5m/s2的加速度沿导轨向下做初速为零的匀加速直线运动,求磁感应强度B应该如何随时间变化,写出其表达式.
【回答】
(1)(共4分)解
设闭合回路产生的感应电动势为E,有
(1分)
(1分)
(本步也可以写成: ) (2分)
(2分,公式1分,结果1分)
(2)(共10分)
方法一:
若导体棒即将向下运动,则
(1分)
(1分)
(本步可以列式:, (1分) )
(或)(2分)
(以上步骤可以列式:) (4分)
(若直接写出:不得分)
解得: (2分,得出t1的结果给2分)
若导体棒即将向上运动,则
(2分)
(本步可以列式: (2分)
得: (1分
(答出以上两种情况任意一种给6分。)
故在t=0.4~2.0 s时间段内释放导体棒时,导体棒处于平衡状态(1分)
(本步若写成得1分,若写成得0分,若只是求出某一特定值,但此值只要是在0.4~2.0 s之间,均只给5分;若超出该范围,只给相应正确步骤的分。)
方法二:
对导体棒,由平衡条件:
(3分)
又: (3分)
解得:(4分)
(3)(共6分)
对导体棒, (1分)
(若写成也给1分)
故,即回路中感应电流为0。若要保*回路中感应电流为0,则必须回路中磁通量保持不变。(1分)(类似意思表述给1分)
则t时刻磁通量。 (3分)
(本步得2分,若写成得1分)
(本步可写成: (1分)
(1分)
) (1分)
解得: (1分)
(本步单位不带不扣分)
知识点:电磁感应单元测试
题型:计算题
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