题目内容

3.光滑金属导轨宽L=0.4m,电阻不计,均匀变化的磁场穿过整个轨道平面,如图甲所示.磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示.金属棒ab的电阻为1Ω,自t=0时刻起从导轨最左端以v0=1m/s的速度向右匀速运动,则1秒末回路中的电动势为1.6V,此时ab棒所受磁场力为1.28N.

分析 由图读出1s末磁感应强度B,由E=BLv求出动生感应电动势,由法拉第电磁感应定律求出感生电动势,再由欧姆定律求出感应电流,由F=BIL求出磁场力.

解答 解:由图乙知,1s末磁感应强度B=2T,ab棒产生的动生电动势为:E=BLv=2×0.4×1V=0.8V,方向由b到a;
回路中感生电动势为:E=$\frac{△B}{△t}$Lvt=2×0.4×1×1V=0.8V,由楞次定律知感生电动势沿逆时针方向,所以回路中总的感应电动势为:E=E+E=1.6V
回路中感应电流为:I=$\frac{E}{R}$=$\frac{1.6}{1}$A=1.6A,1s末ab棒所受磁场力为:F=BIL=2×1.6×0.4N=1.28N.
故答案为:1.6;1.28.

点评 本题是动生电动势与感生电动势并存的情况,关键要分析它们方向的关系,知道方向相同时两个电动势相加,再由欧姆定律和安培力公式,即可轻松求解.

练习册系列答案
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11.图1所示为某同学研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图.

(1)下面列出了一些实验器材:
电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、刻度尺.
除以上器材外,还需要的实验器材有:BC.
A.秒表     B.天平(附砝码)    C.低压交流电源     D.低压直流电源
(2)实验中,需要补偿打点计时器对小车的阻力及其它阻力:小车放在木板上,后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器.把木板一端垫高,调节木板的倾斜度,使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动.
(3)实验中,为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力,砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是m<<M.这样,在改变小车上砝码的质量时,只要砂和砂桶质量不变,就可以认为小车所受拉力几乎不变.
(4)如图2所示,A、B、C为三个相邻的计数点,若相邻计数点之间的时间间隔为T,A、B间的距离为x1,B、C间的距离为x2,则小车的加速度a=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{{T}^{2}}$.已知T=0.10s,x1=5.90cm,x2=6.46cm,则a=0.56m/s2(结果保留2位有效数字).
(5)在做实验时,该同学已补偿了打点计时器对小车的阻力及其它阻力.在处理数据时,他以小车的加速度的倒数$\frac{1}{a}$为纵轴,以小车和车上砝码的总质量M为横轴,描绘出$\frac{1}{a}$-M图象,图3中能够正确反映$\frac{1}{a}$-M关系的示意图是C.

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