题目内容

11.如图.水平面内有一“∠”型光滑金属导轨COD,电阻不计,∠COD=45°.足够长直导体棒搁在导轨上,单位长度的电阻为r=0.5Ω,导体棒垂直OD.空间存在垂直于导轨平面的磁场,以O点为原点沿0D方向建立坐标轴,导轨间x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场,变化率为0.5T/m,O点磁感应强度B0=1T.在外力作用下,棒以一定的初速度向右做直线运动,运动时回路中的电流强度保持不变.已知运动到图中x1=1m位置时,速度大小v1=2m/s,则回路中的电流强度大小为6A,从x1=1m位置再向右运动1m的过程中,通过导体棒的电量为3.5C.

分析 先根据题意求出x1=1m位置磁感应强度和导体棒有效的切割长度,再由E=BLv求出感应电动势,再由欧姆定律求出回路中的电流强度.
导体棒向右运动的过程中,B均匀增大,结合B-x图象的面积求出磁通量的变化量△Φ,根据q=$\frac{△Φ}{R}$求通过导体棒的电量.

解答 解:由题可得,x1=1m位置磁感应强度 B1=B0+0.5x1=1+0.5=1.5T
导体棒有效的切割长度 L1=x1=1m
则导体棒产生的感应电动势 E=B1L1v1=1.5×1×2=3V
回路中的电阻 R=rx1=0.5Ω
由欧姆定律得,回路中的电流强度大小 I=$\frac{E}{R}$=6A
设移动到x位置(1<x<2)
在极短时间△t内产生的电量△q=I△t
此时B的大小为 Bx=B0+0.5x
l=x,v1=2m/s,电阻R的大小 0.5x
导体棒产生的感应电动势为 E=Blv=(x+0.5x)xv
感应电流 I=$\frac{E}{R}$=$\frac{(1+0.5x)xv}{0.5x}$=(2+x)v
则△q=(2+x)v△t
△t=$\frac{△x}{v}$
得△q=(2+x)v•$\frac{△x}{v}$=(2+x)△x
故 q=($\frac{1}{2}{x}^{2}$+2x)|${\;}_{1}^{2}$=3.5C
故答案为:6,3.5.

点评 解决本题的关键是根据法拉第定律、欧姆定律得到电量与x的关系式,采用积分法求电量.

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