如圖甲所示,一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L,距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧,導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng),右段區(qū)域存在磁場(chǎng)B0,左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B(t),如圖乙所示,兩磁場(chǎng)方向均豎直向上。在圓弧頂端,放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab,與導(dǎo)軌左段形成閉合回路,從金屬棒下滑開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧底端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度為g。

(1)問(wèn)金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí),回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變?為什么?

(2)求0到時(shí)間t0內(nèi),回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。

(3)探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間,回路中感應(yīng)電流的大小和方向。

 

【答案】

(1)感應(yīng)電流的大小和方向均不發(fā)生改變。因?yàn)榻饘侔艋綀A弧任意位置時(shí),回路中磁通量的變化率相同。 (2分)

(2)0—t0時(shí)間內(nèi),設(shè)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E0,感應(yīng)電流為I,感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱為Q,由法拉第電磁感應(yīng)定律:  (1分)

根據(jù)閉合電路的歐姆定律: (1分)由焦定律及②③有:(2分)

(3)設(shè)金屬進(jìn)入磁場(chǎng)B0的瞬間,速度為v,

金屬棒在圓弧區(qū)域下滑的過(guò)程中,機(jī)械能守恒:   (1分)

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)B0區(qū)域瞬間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E,則:     方向?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzwl/web/STSource/2012052621110010502086/SYS201205262111561518543046_DA.files/image007.png">(1分)

而左端磁場(chǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為,方向?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzwl/web/STSource/2012052621110010502086/SYS201205262111561518543046_DA.files/image008.png">    由閉合電路歐姆定律,求得感應(yīng)電流:  (1分)

根據(jù)⑦討論:I.當(dāng)時(shí),I=0;(1分)

II.當(dāng)時(shí),,方向?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzwl/web/STSource/2012052621110010502086/SYS201205262111561518543046_DA.files/image007.png">;(1分)

III.當(dāng)時(shí),,方向?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzwl/web/STSource/2012052621110010502086/SYS201205262111561518543046_DA.files/image008.png">。(1分)

【解析】略

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?合肥一模)如圖甲所示,一端封閉的兩條足夠長(zhǎng)平行光滑導(dǎo)軌固定在水平面上,相距L,其中寬為L(zhǎng)的abdc區(qū)域無(wú)磁場(chǎng),cd右段區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,磁場(chǎng)方向垂直于水平面向上;ab左段區(qū)域存在寬為L(zhǎng)的均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B,如圖乙所示,磁場(chǎng)方向垂直水平面向下.一質(zhì)量為m的金屬棒ab,在t=0的時(shí)刻從邊界ab開(kāi)始以某速度向右勻速運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間
t03
運(yùn)動(dòng)到cd處.設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì).

(1)求金屬棒從邊界ab運(yùn)動(dòng)到cd的過(guò)程中回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量Q;
(2)經(jīng)分析可知金屬棒剛進(jìn)入cd右段的磁場(chǎng)時(shí)做減速運(yùn)動(dòng),求金屬棒在該區(qū)域克服安培力做的功W.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L,距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧,導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng),右段區(qū)域存在磁場(chǎng)B0,左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B(t),如圖乙所示,兩磁場(chǎng)方向均豎直向上。在圓弧頂端,放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab,與導(dǎo)軌左段形成閉合回路,從金屬棒下滑開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧底端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度為g。

(1)問(wèn)金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí),回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變?為什么?

(2)求0到時(shí)間t0內(nèi),回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。

(3)探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間,回路中感應(yīng)電流的大小和方向。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L,距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧,導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng),右段區(qū)域存在磁場(chǎng)B0,左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B(t),如圖乙所示,兩磁場(chǎng)方向均豎直向上。在圓弧頂端,放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab,與導(dǎo)軌左段形成閉合回路,從金屬棒下滑開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧底端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度為g。

(1)問(wèn)金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí),回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變?為什么?

(2)求0到時(shí)間t0內(nèi),回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。

(3)探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間,回路中感應(yīng)電流的大小和方向。

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2010-2011學(xué)年江西省白鷺洲中學(xué)高二下學(xué)期第一次月考物理試卷 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L,距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧,導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng),右段區(qū)域存在磁場(chǎng)B0,左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B(t),如圖乙所示,兩磁場(chǎng)方向均豎直向上。在圓弧頂端,放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab,與導(dǎo)軌左段形成閉合回路,從金屬棒下滑開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧底端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度為g。
(1)問(wèn)金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí),回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變?為什么?
(2)求0到時(shí)間t0內(nèi),回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。
(3)探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間,回路中感應(yīng)電流的大小和方向。

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