Question

（16分）如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l=0.5m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的导体棒以v₀=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g=10m/s²）。

⑴通过计算分析4s内导体棒的运动情况；

⑵计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；

⑶计算4s内回路产生的焦耳热。

 

 

 

 

 

 

 

Answer 1

【答案】

（1）0.5米   （2）0.2安  顺时针方向  （3）0.04焦耳

【解析】（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有

        

代入数据解得：，，导体棒没有进入磁场区域。

导体棒在末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为

（2）前磁通量不变，回路电动势和电流分别为，

后回路产生的电动势为

回路的总长度为，因此回路的总电阻为

电流为

根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向

（3）前电流为零，后有恒定电流，焦耳热为