题目内容
【题目】如图甲所示,电阻r=2Ω的金属棒ab垂直放置在水平导轨正中央,导轨由两根长L=2m、间距d=1m的平行金属杆组成,其电阻不计,在导轨左端接有阻值R=4Ω的电阻,金属棒与导轨接触良好,从t=0时刻开始,空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度随时间变化如图乙所示,在t=0.1s时刻,金属棒恰好沿导轨开始运动.取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)在0.1s内,导体棒上所通过的电流大小和方向:
(2)在0.1s内,电阻R上所通过的电荷量q及产生的焦耳热Q
(3)在0.05s时刻,导体棒所受磁场作用力的大小F和方向
【答案】(1)I=1.2A,方向由b到a(2)1.6J(3)1.2N,水平向左
【解析】
(1)由法拉第电磁感应定律可知,在0.1s时间内回路中感应电动势
由欧姆定律可得:
,
由图像可得:
,
代入数据可得
I=2A,
电流方向:从b到a
(2)在0.1s时间内通过电阻R的电荷量
得
q=0.2C
电阻R产生的焦耳热:
,
解得
Q=1.6J
(3)导体棒所受磁场作用力的大小:
,,
代入数据可得
F=1.2N;
根据左手定则,磁场作用力方向向左。
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