题目内容
【题目】如图所示,两根完全相同的光滑金属导轨OP、OQ固定在水平桌面上,导轨间的夹角为θ=74°.导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B0=0.2 T.t=0时刻,一长为L=1m的金属杆MN在外力作用下以恒定速度v=0.2m/s从O点开始向右滑动.在滑动过程中金属杆MN与导轨接触良好,且始终垂直于两导轨夹角的平分线,金属杆的中点始终在两导轨夹角的平分线上.导轨与金属杆单位长度(1m)的电阻均为r0=0.1 Ω.sin 37°=0.6.
(1)求=2s时刻,金属杆中的感应电动势E和此时闭合回路的总长度.
(2)求=2s时刻,闭合回路中的感应电流I.
(3)若在=2s时刻撤去外力,为保持金属杆继续以v=0.2m/s做匀速运动,在金属杆脱离导轨前可采取将B从B0逐渐减小的方法,从撤去外力开始计时的时间为,则磁感应强度B应随时间怎样变化(写出B与的关系式).
【答案】(1)0.024V,1.6m
(2)0.15 A.
(3)B= (0 s≤t2≤s).
【解析】
试题(1)在t1时刻,连入回路的金属杆的长度 L=2vttan 37°=1.5v,
回路的电动势E=B0Lv=1.5 B0v2 t1=0.024V,
回路的总长度:s=1.6m
(2)回路的电阻R=0.4v=0.16Ω,
回路的电流I==0.75v=0.15 A.
(3)在t1=2 s时刻撤去外力后,因金属杆做匀速运动,故光滑金属杆不再受到安培力作用,回路的感应电流为零,任一时刻回路磁通量相等Φ1=Φ2,
三角形回路的面积S=,
t1=2 s时刻回路的磁通量Φ1=B0,
再过时间t2回路的磁通量Φ2=B,
B0= B
联立解得B= (0 s≤t2≤s).
或写成B= (0 s≤t2≤s).
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