光滑导轨,竖直放置在垂直于纸面向里的匀强磁场中,已知导轨宽L=0.5m,磁感应强度B=0.2T.有阻值为0.5Ω、质量为

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  • 解题思路:(1)AB棒的感应电流的方向由右手定则判断,AB棒受到的磁场力的方向由左手定则判断;

    (2)当导体棒AB最终匀速下落时速度达到最大,重力与安培力平衡,根据平衡条件和安培力公式结合求解.

    (3)ab从释放至其运动达到最大速度时其机械能减小转化为内能,根据能量守恒定律求解金属棒中产生的焦耳热.

    (4)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量公式q=It求解电量.

    (1)由右手定则:AB棒的感应电流方向由A指向B,由左手定则:AB棒所受磁场力竖直向上,

    (2)AB棒开始阶段所受的安培力的小于重力,做加速运动,随着速度的增大,产生的感应电动势和感应电流增大,安培力增大,加速度减小,当安培力与重力二力平衡时,做匀速运动,速度最大,设最大速度为vm.则根据平衡条件得:

    mg=BIL

    又 I=[E/R+r],E=BLvm

    联立得:vm=

    mg(R+r)

    B2L2=

    0.01×10×(1.5+0.5)

    0.22×0.52m/s=20m/s

    (3)ab从释放至其运动达到最大速度时,设回路中产生的总热量为Q,根据能量守恒得:

    Q=mgh-[1/2mv2=0.01×10×40-

    1

    2]×0.01×202=2(J)

    则此过程中金属棒中产生的焦耳热为 QR=[R/R+r]Q=[1.5/1.5+0.5]×2=1.5(J)

    (4)通过电阻R的电荷量为 q=

    .

    I△t

    .

    I=

    .

    E

    R+r,

    .

    E=[△Φ/△t],△Φ=BLh

    联立得:q=[BLh/R+r]=[0.2×0.5×40/1.5+0.5]C=2C

    答:(1)导体棒AB在下落过程中,产生的感应电流的方向由A指向B,AB棒受到的磁场力的方向竖直向上.

    (2)ab运动的最大速度的大小是20m/s;

    (3)若ab从释放至其运动达到最大速度时下落的高度为40m,此过程中金属棒中产生的焦耳热为1.5J.

    (4)通过电阻R的电荷量为2C.

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律;焦耳定律.

    考点点评: 在电磁感应现象中,右手定则、左手定则和楞次定律、安培力公式都是基本规律,关键要能正确运用,需要加强训练.