题目内容
【题目】一个平行导轨放在水平面上,左侧接一个阻值Ω的电阻,两平行导轨间距为m,一质量kg、电阻Ω的导体棒垂直放在导轨上,接触良好,导体棒与导轨间的动摩擦因数为,装置空间存在有方向垂直导轨平面向下的匀强磁场(俯视如图甲所示),起初时刻,导体棒距左端m,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示,当t=4s时,导体棒恰好不滑动,求:
(1)在0内,流过电阻R的电荷量为多少?
(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数为多少?
(3) 若在4s末时开始对导体棒施加一个水平向右的恒力F=5.2N,要使回路中不再有感应电流,请推导磁场的磁感应强度B与时间t的关系式(将4s末作为该关系式的0时刻)。
【答案】(1)0.8C (2)0.32 (3)
【解析】
(1)流过电阻R的电荷量:
而:
由法拉第电磁感应定律可知:
由此可得C
(2)当t=4s时,导体棒恰好不滑动,此时达到最大静摩擦力且受力平衡,则有:
而
代入数据得:
(3)无感应电流即无安培力,导体在恒力F、摩擦力作用下做匀加速直线运动, 由牛顿第二定律得:
导体棒的位移与时间关系:
无感应电流即磁通量不变:
故得:或T
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