题目内容

3.如图所示,倾角为30°的粗糙绝缘体斜面上,放置一质量为1kg、边长为1m、电阻为0.1Ω的正方形金属框abcd,e、f分别为bc、ad的中点,某时刻起在abef区域内有垂直斜面向上的磁场,其磁感应强度随时间变化的表达式为B1=0.5t(T),ab边恰在磁场边缘以外;efdc区域内有垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度B2=0.5T,cd边恰在磁场边缘以内.两磁场均有理想边界,金属框始终保持静止,g=10m/s2.则金属框中产生的感应电动势大小为0.25V,金属框中的感应电流方向为abcda;金属框受到的摩擦力大小为10.625N.

分析 根据法拉第电磁感应定律的推论公式E=nS$\frac{△B}{△t}$求解感生电动势,根据闭合电路列式求解感应电流,根据楞次定律列式求解感应电流的方向;对导体棒受力分析,根据平衡条件求解摩擦力.

解答 解:根据法拉第电磁感应定律,感应电动势为:
E=nS$\frac{△B}{△t}$=1×(1×0.5)×0.5V=0.25V;
根据楞次定律,感应电流为abcda方向;
根据闭合电路欧姆定律,感应电流的大小为:
I=$\frac{E}{r}=\frac{0.25V}{0.1Ω}=2.5A$;
ab边恰在磁场边缘以外,不受安培力;
cd边在磁场以内,安培力为:
FA=B2IL=0.5×2.5×1N=1.25N 
根据左手定则,安培力平行斜面向下;
根据平衡条件,有:f=mgsin30°+FA=1×10×$\frac{1}{2}$+1.25=10.625N;
故答案为:0.25,abcda,10.625.

点评 本题关键是根据法拉第电磁感应定律列式求解感应电动势,然后结合闭合电路欧姆定律、安培力公式和平衡条件列式求解,基础题目.

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