题目内容

如图所示,间距为L的光滑导轨竖直固定,导轨下端接一阻值为R的电阻.t=0时在两水平虚线L1、L2之间加一变化的磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为B=Kt,方向垂直导轨所在平面.质量为m的金属棒AB两端套在导轨上并可沿导轨无摩擦滑动.在t=0时将金属棒在L1上方由静止释放,在t=t1时进入磁场,t=t2时穿出磁场.金属棒刚进入磁场瞬间电流为0,穿出磁场前瞬间电流和金属棒在L1上方运动时电流相等.(重力加速度取g,金属棒和导轨电阻不计)求:

(1)L1、L2之间的距离d;

(2)金属棒在L1上方运动过程中电阻上产生的热量Q;

(3)金属棒在穿过磁场过程中克服安培力所做的功W.

答案:
解析:

  解:(1)进入磁场瞬间回路中动生电动势E1==kLgt12  (2分)

  感生电动势E2=S=Ldk  (2分)

  ∵回路电流为零,∴动生电动势E1与感生电动势E2方向相反、大小相等,即:

  E1=kLgt12=E2=Ldk

  ∴d=gt12  (1分)

  (2)Q===  (3分)

  (3)金属棒在L1上方电流I1==  (1分)

  金属棒穿出磁场前瞬间电流I2===  (1分)

  ∵I1=I2 ∴=  (2分)

  金属棒穿过磁场过程中,由动能定理得:

  mgd-W=-  (2分)

  W=mgd+-

  =  (1分)


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