题目内容

【题目】如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=0.5m的光滑金属“U”型导轨,导轨右端接有R=1Ω的电阻,在“U”型导轨右侧l=1m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.在t=0时刻,质量为m=0.1kg、内阻r=1Ω导体棒ab以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导轨的电阻忽略不计,g取10m/s2

(1)求第一秒内流过ab电流的大小及方向;

(2)求ab棒进磁场瞬间的加速度大小;

(3)导体棒最终停止在导轨上,求全过程回路中产生的焦耳热.

【答案】(1)0.25A,方向由a流向b(2)1.25m/s2(3)0.175J

【解析】

试题分析:(1)第一秒内磁场随时间均匀变化,由法拉第电磁感应定律有

所以流过ab的电流 ,方向:由a流向b

(2)依题意可知ab棒在1s末时刻进入磁场(速度仍为v0),此后磁感应强度保持不变

E2=Bdv0=0.5V

F= BI2d

由牛顿第二定律,有 BI2d=ma所以 a=1.25m/s2

(3)

全过程回路产生的焦耳热

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