如图所示,固定在水平面上的两平行光滑轨道相距l=1m,左端用R=4Ω的电阻连接,一质量m=0.5kg的导体杆ab静止放在轨道上,且与两轨道垂直,整个装置处于磁感

如图所示,固定在水平面上的两平行光滑轨道相距l=1m,左端用R=4Ω的电阻连接,一质量m=0.5kg的导体杆ab静止放在轨道上,且与两轨道垂直,整个装置处于磁感

题型:不详难度:来源:
如图所示,固定在水平面上的两平行光滑轨道相距l=1m,左端用R=4Ω的电阻连接,一质量m=0.5kg的导体杆ab静止放在轨道上,且与两轨道垂直,整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上,现用水平恒力沿轨道向右拉导体杆,当移动距离s=2.5m时导体杆开始以8m/s的速度做匀速运动,轨道和导体杆的电阻均忽略不计.求:
(1)当导体杆匀速运动时,通过它的电流大小和方向;
(2)导体杆从静止到刚开始匀速运动的过程中,通过电阻R上电量q.
答案
(1)感应电动势:E=Blv=2×1×8=16V,
感应电流:I=
E
R
=
16
4
=4A,
由右手定则可知,通过导体杆的电流由b流向a;
(2)由法拉第电磁感应定律得:
.
E
=
△Φ
△t
=
Bls
△t

感应电流:
.
I
=
.
E
R
=
Bls
R

通过R的电荷量:q=
.
I
△t,
解得:q=
Bls
R
=
2×1×2.5
4
=1.25C;
答:(1)当导体杆匀速运动时,通过它的电流大小为4A,方向:由b流向a;
(2)导体杆从静止到刚开始匀速运动的过程中,通过电阻R上电量为1.25C.
举一反三
在范围足够大,方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.2T,有一水平放置的光滑框架,宽度为L=0.4m,如图所示,框架上放置一质量为0.05kg,电阻为1Ω的金属杆cd,框架电阻不计.若cd杆以恒定加速度a=2m/s2,由静止开始做匀变速运动,则
(1)在5s内平均感应电动势是多少?
(2)第5s末,回路中的电流多大?
(3)第5s末,作用在cd杆上的水平外力多大?
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如图所示,通电直导线cd右侧有一个金属框与导线cd在同一平面内,金属棒ab放在框架上,若ab受到向左的磁场力,则cd中电流的变化情况是(  )
A.cd中通有由d→c方向逐渐减小的电流
B.cd中通有由d→c方向逐渐增大的电流
C.cd中通有由c→d方向逐渐减小的电流
D.cd中通有由c→d方向逐渐增大的电流

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如图所示,质量为m,阻值为R的导体棒ab垂直放在光滑足够长的U形导轨的底端,U形导轨的顶端连接一个阻值为R的电阻,导轨平面与水平面成θ角,整个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中.现给导体棒沿导轨向上的初速度v0,在导体棒上升到最高点的过程中电阻上产生了Q的热量,返回过程中,导体棒在到达底端前已经做匀速运动,速度大小为
v0
4
.导轨电阻不计,重力加速度为g.求:
(1)导体棒从开始运动到返回底端的过程中,回路中产生的电热;
(2)导体棒上升的最大高度.
(3)导体棒在底端开始运动时的加速度大小.
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如图所示,MN和PQ是两根放在竖直面内且足够长的平行金属导轨,相距l=50cm.导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度B=5T的匀强磁场中.一根电阻为r=0.1Ω的金属棒ab可紧贴导轨左右运动.两块平行的、相距d=10cm、长度L=20cm的水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接,图中跨接在两导轨间的电阻R=0.4Ω.其余电阻忽略不计.已知当金属棒ab不动时,质量m=10g、带电量q=-10-3C的小球以某一速度v0沿金属板A和C的中线射入板间,恰能射出金属板(g取10m/s2).求:
(1)小球的速度v0
(2)若使小球在金属板间不偏转,则金属棒ab的速度大小和方向;
(3)若要使小球能从金属板间射出,则金属棒ab匀速运动的速度应满足什么条件?
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如图所示,一质量m=0.1kg的金属棒ab可沿接有电阻R=1Ω的足够长的竖直导体框架无摩擦地滑动,框架间距L=50cm,匀强磁场的磁感应强度B=0.4T,方向如图示,其余电阻均不计.若棒ab由静止开始沿框架下落,且与框保持良好接触,那么在下落的前一阶段,棒ab将做______运动,当棒ab运动达到稳定状态时的速度v=______.(g=10m/s2
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