如圖所示,平行光滑導(dǎo)軌OPQ、OˊPˊQˊ相距L=0.5m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=53°角,OP段和OˊPˊ段是導(dǎo)電的,PQ段和PˊQˊ段是絕緣的,在P和Pˊ處固定一個(gè)“∩”形導(dǎo)體框abcd,導(dǎo)體框平面與導(dǎo)軌面垂直,面積S=0.3m2.空間存在變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向與導(dǎo)軌平行,與線圈abcd垂直.質(zhì)量為m=0.02kg、電阻R=0.2Ω的金屬棒AB放在兩導(dǎo)軌上QQˊ處,與PPˊ的距離x=0.64m,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.t=0時(shí)刻,從QQˊ無初速度釋放金屬棒AB,此時(shí)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向沿導(dǎo)軌向上(規(guī)定為正方向),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化規(guī)律為B=0.2-0.8t(T).除金屬棒AB外,不計(jì)其它電阻.求:
(1)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間,金屬棒AB中有感應(yīng)電流?感應(yīng)電流的方向如何?
(2)假設(shè)OP段和OˊPˊ段的導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),金屬棒AB在OP段和OˊPˊ段的導(dǎo)軌上能滑行多遠(yuǎn)?
(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2
(1)金屬棒從QQˊ處運(yùn)動(dòng)PPˊ處的過程沒有感應(yīng)電流,之后有感應(yīng)電流,
x=
1
2
gsinθt2
代人數(shù)據(jù)解得:t=
2x
gsin53°
=
2×0.64
10×0.8
s=0.4s
根據(jù)楞次定律得:電流方向?yàn)锽到A
(2)由B=0.2-0.8t(T)得,B的變化率大小為
△B
△t
=0.8T/s
回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=
△B
△t
S=0.8×0.3V=0.24V
感應(yīng)電流 I=
E
R
=
0.24
0.2
A=1.2A
當(dāng)金屬棒到達(dá)PPˊ處時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=(0.2-0.8×0.4)T=-0.12T,方向沿導(dǎo)軌向下.
當(dāng)F=mgcosθ金屬棒將離開導(dǎo)軌,而F=BˊIL
則 B′IL=mgcosθ
解得,B′=
mgcosθ
IL
=
0.02×10×cos53°
1.2×0.5
T=0.2T
又-Bˊ=0.2-0.8×tˊ,得:t′=0.5s
則 S+x=
1
2
gsinθtˊ2
解得,S=
1
2
gsinθtˊ2-x=(
1
2
×10×0.8×0.52
-0.64)m=0.36m
答:(1)經(jīng)過0.4s,金屬棒AB中有感應(yīng)電流,電流方向?yàn)锽到A.
(2)假設(shè)OP段和OˊPˊ段的導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),金屬棒AB在OP段和OˊPˊ段的導(dǎo)軌上能滑行0.36m.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一閉合線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里,若通過線圈平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨強(qiáng)度隨時(shí)間變化的情況如圖甲所示,且線圈面積不變,則線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系可用圖乙中哪一個(gè)選項(xiàng)表示( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖在金屬線框的開口處,接有一個(gè)10μF的電容器,線框置于一個(gè)方向與線框平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度以5×10-3T/s的速率增加,如果已知線框面積為102m2,則電容器上板帶______電,下板帶______電,電容器帶的電量為______C.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,半徑為r的n匝圓形線圈套在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形abcd之外,勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅在正方形區(qū)域內(nèi)且垂直穿過正方形所在平面,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以
△B
△t
的變化率均勻變化時(shí),線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為( 。
A.πr2?
△B
△t
B.L2?
△B
△t
C.nπr2?
△B
△t
D.nL2?
△B
△t

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,A、B兩閉合線圈為同樣導(dǎo)線繞成,A有10匝,B有20匝,兩圓線圈半徑之比為2:1.均勻磁場(chǎng)只分布在B線圈內(nèi).當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻減弱時(shí)( 。
A.A中無感應(yīng)電流
B.A、B中均有恒定的感應(yīng)電流
C.A、B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為2:1
D.A、B中感應(yīng)電流之比為1:2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),下列說法正確的是(  )
A.穿過線圈中磁通量變化越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
B.穿過線圈中的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
C.穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零
D.穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在空間存在著豎直向上的各處均勻的磁場(chǎng),將一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈放入磁場(chǎng)中,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流方向如圖甲所示的方向?yàn)檎?dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示時(shí),下圖中能正確表示線圈中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖線是( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,足夠長(zhǎng)的U型光滑導(dǎo)體框架的兩個(gè)平行導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=0.6m,導(dǎo)軌間接有定值電阻R=2Ω,框架平面與水平面之間的夾角為θ=37°,不計(jì)導(dǎo)體框架的電阻.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于框架平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T.導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為m=0.1kg,電阻為r=1Ω,垂直放在導(dǎo)軌上并由靜止釋放,當(dāng)導(dǎo)體棒下滑距離為x=3.75m時(shí)速度達(dá)到v=4m/s.求:(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37=0.8)
(1)導(dǎo)體棒ab下滑的最大加速度;
(2)導(dǎo)體棒ab下滑的最大速度;
(3)導(dǎo)體棒速度增加到4m/s過程中整個(gè)電路產(chǎn)生的熱量.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,MN、PQ是與水平面成θ角的兩條平行光滑且足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌,其電阻忽略不計(jì).空間存在著垂直于軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.導(dǎo)體棒ab、cd垂直于導(dǎo)軌放置,且與軌道接觸良好,每根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m,電阻均為r,軌道寬度為L(zhǎng).與導(dǎo)軌平行的絕緣細(xì)線一端固定,另一端與ab棒中點(diǎn)連接,細(xì)線承受的最大拉力Tm=2mgsinθ.今將cd棒由靜止釋放,則細(xì)線被拉斷時(shí),cd棒的( 。
A.速度大小是
2mgrsinθ
B2L2
B.速度大小是
mgrsinθ
B2L2
C.加速度大小是2gsinθ
D.加速度大小是0

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