题目内容
如图所示,两根平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向垂直于导轨平面,两导轨间距为L,左端连一电阻R,右端连一电容器C,其余电阻不计。长为2L的导体棒ab与从图中实线位置开始,以a为圆心沿顺时针方向的角速度ω匀速转动,转90°的过程中,通过电阻R的电荷量为多少?
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【答案】
+2BL2Cω
【解析】因为平均电动势E1=
,
ΔΦ=BΔS=
BL2,
所以前60°过程中通过R的电荷量q1=
=
Δt=
.
此过程电容器充电电量为q2=CE2=2BL2Cω.
之后的30°过程中电容器要放电,电荷要通过R,方向和原来一样,
则通过电阻的总的电荷量为Q=q1+q2=
+2BL2Cω.
思路分析:以a为圆心转动90°的过程可分为两个阶段,第一阶段是导体棒与导轨接触的过程,导体棒产生电动势组成回路,电荷流过R, 因为切割磁感线的有效长度发生变化,所以电动势是改变的,该过程中通过电阻R的电荷量可用平均电动势来求;第二阶段是导体棒转动60°以后b端离开导轨以后,电容器要对电阻放电,电容器的电荷量完全通过电阻放完.,所以总电量为两过程电量之和。
试题点评:考查电路电动势变化时,电量的求法,电容器充放电的问题综合应用
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