题目内容

(2010?宁夏)如图所示,两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置,相对的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1,下落距离为0.8R时电动势大小为E2.忽略涡流损耗和边缘效应.关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性,下列判断正确的是(  )
分析:根据题意分析知道由铜棒下落,切割磁感线产生感应电动势.
由于下落距离不同,根据磁感线的分布求出铜棒切割磁感线时的有效长度.
再根据E=BLv进行对比.
最后根据右手定则判断出电流方向,根据电源内部电流方向特点找出电源的正负极.
解答:解:根据法拉第电磁感应定律:E=BLv,如下图,


L1=2
R2-(0.2R)2
=2
0.96
R,
L2=2
R2-(0.8R)2
=2
0.36
R,
又根据v=
2gh
,v1=
2g?0.2R
=2
R

v2=
2g?0.8R
=4
R

所以E1=4
0.96R
BR,
E2=8
0.36R
BR=4
0.36×4R
BR,
所以E1<E2
再根据右手定则判定电流方向从a到b,在电源内部电流时从电源负极流向正极,
故D正确.
点评:由于铜棒切割磁感线时没有形成回路,所以铜棒做的是自由下落.
对于电源而言,电源内部电流是从电源负极流向正极.
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