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(电磁感应中的动力学分析)如图所示,固定在绝缘水平面上的的金属框架cdef处于竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab电阻为r,跨在框架上,可以无摩擦地滑动,其余电阻不计.在t=0时刻,磁感应强度为B0,adeb恰好构成一个边长为L的正方形.
(1)若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,增加率为k(T/s),用一个水平拉力让金属棒保持静止.在t=t1时刻,所施加的对金属棒的水平拉力大小是多大?
(2)若从t=0时刻起,磁感应强度逐渐减小,当金属棒以速度v向右匀速运动时,可以使金属棒中恰好不产生感应电流则磁感应强度B应怎样随时间t变化?写出B与t间的函数关系式.
(20分)如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计,导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。
求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ
(2)cd离NQ的距离s
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化
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(20分)如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计,导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。
求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ
(2)cd离NQ的距离s
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化
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如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计,导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ
(2)cd离NQ的距离s
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式)。
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在倾角为30º的光滑斜面上部固定一金属导轨CDEFG于直线OEH对称,OH∥CD∥FG,∠DEF=60º,CD=DE=EF=FG=AB=L,整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B0的匀强磁场中。一根质量为m的导体棒AB在细绳牵引下,以恒定的速度v0平顺地沿斜面从底部向上运动,与金属导轨接触良好,如图所示,始终保持AB⊥OH,O是AB棒的中点。细绳贴近斜面且保持在直线OEH上,导体棒与金属导轨间的动摩擦因数为μ,CD和FG两段电阻不计,DEF段与AB棒材料相同、粗细均匀且相同,单位长度的电阻均为r。求:
(1) 导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大小。
(2) 将导体棒从DF拉到CG的过程中,绳子拉力对该系统所做的功。
(3) 若将金属棒滑行至DF处时记作t=0时刻,从此时刻起,让磁感应强度方向不变、大小由B0逐渐减小,使金属棒速度仍为v0恒定,但其中不产生感应电流,写出磁感应强度B大小随时间t变化的关系式( t < L/v0)。
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