(2013•天津模拟)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面成θ=30°角放置,一个磁感应强度B=1.00

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  • 解题思路:(1)根据法拉第电磁感应定律,求出感应电动势的平均值,由电量与电流的关系式q=.I△t求解在0.4s时间内,通过金属棒ab截面的电荷量.(2)根据数据可知,匀速直线运动的时间,从而求出匀速运动的速度,结合安培力的表达式,闭合电路欧姆定律与感应电动势的表达式,即可求解金属棒的质量;(3)根据棒在下滑过程中,克服安培力做的功等于回路的焦耳热,由能量转化与守恒定律,即可求解在0.7s时间内,整个回路产生的热量.

    (1)根据法拉第电磁感应定律得:感应电动势的平均值

    .

    E=[△Φ/△t]=[BL•x/△t]

    感应电流的平均值

    .

    I=

    .

    E

    r+R

    电荷量 q=

    .

    I•△t=[BLx/R+r]

    由表中数据可知 x=0.27m

    ∴q=[BLx/R+r]=[1×0.4×0.27/0.3+0.1]C=0.27C;

    (2)由表中数据可知,0.3s后棒作匀速运动的速度为:v=[△x/△t]=[0.1/0.1]=1m/s

    由mgsinθ-F=0;

    安培力表达式:F=BIL;

    由闭合电路欧姆定律得:I=[E/R+r];

    感应电动势为:E=BLv;

    联立得,m=

    B2L2v

    (R+r)gsinθ=

    12×0.42×1

    0.4×10×sin30°=0.08kg;

    (3)棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克服安培力做的功等于回路的焦耳热.则:

    mgsin30°•x7-Q=

    1

    2mv2-0

    得:Q=mgsin30°•x7-

    1

    2mv2=0.08×10×0.57×0.5-

    1

    2×0.08×12=0.416J

    答:

    (1)在0.4s时间内,通过金属棒ab截面的电荷量为0.27C.

    (2)金属棒的质量为0.08C.

    (3)在0.7s时间内,整个回路产生的热量为0.416J.

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;电磁感应中的能量转化.

    考点点评: 本题是电磁感应中的力平衡问题,关键在于推导感应电荷量和安培力的计算式.并能读懂表格反映的运动情况.