如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为α,设导轨足够长.导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E
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如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为α,设导轨足够长.导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E
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如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为α,设导轨足够长.导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E=4.5V,内阻r=0.4Ω,水平放置的导体棒ab的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,与导轨下端相连的电阻R
1
=1.0Ω,电路中其它电阻不计.当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)S与1接通时,导体棒的发热功率;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积.
答案
(1)由于导体棒处于平衡状态,可知安培力沿斜面向上,由左手定则可得磁场的方向垂直斜面向下.
(2)当S与1接通时
I
总
=
E
R
总
=
E
r+
R
R
1
R+
R
1
=
4.5
0.4+0.6
A=4.5A
导体棒上的电流
I=
R
1
R+
R
1
I
总
=
1
1.5+1
×4.5A=1.8A
导体棒的发热功率P=I
2
R=1.8
2
×1.5W=4.86W
(3)S与1接通时,导体棒平衡有:
F
安
-mgsinα=0
BIL-mgsinα=0
S与2接通后,导体棒切割磁感线产生电流,最后匀速运动单位时间内扫过面积最大
匀速运动时F
安
′-mgsinα=0
I′=
BLv
R
得单位时间扫过最大面积为
S=Lv=
I′R
B
=
mgRsinα
B
2
L
=
BILR
B
2
L
=
IR
B
=
1.8×1.5
0.8
m
2
=3.375
m
2
≈
3.4m
2
.
答:(1)磁场的方向垂直斜面向下.
(2)S与1接通时,导体棒的发热功率为4.86W.
(3)单位时间(1s)内扫过的最大面积为3.4m
2
.
举一反三
如图所示,间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形,竖直导轨面与水平导轨面均足够长,整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中.质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、cd均垂直于导轨放置,两导体棒与导轨间动摩擦因数均为μ,当导体棒cd在水平恒力作用下以速度v
0
沿水平导轨向右匀速运动时,释放导体棒ab,它在竖直导轨上匀加速下滑.某时刻将导体棒cd所受水平恒力撤去,经过一段时间,导体棒cd静止,此过程流经导体棒cd的电荷量为q(导体棒ab、cd与导轨间接触良好且接触点及金属导轨的电阻不计,已知重力加速度为g),则( )
A.导体棒cd受水平恒力作用时流经它的电流I=
B
Lv
0
R
B.导体棒ab匀加速下滑时的加速度大小a=g-
μB
2
L
2
v
0
2mR
C.导体棒cd在水平恒力撤去后它的位移为s=
2Rq
BL
D.导体棒cd在水平恒力撤去后它产生的焦耳热为Q=
1
4
m
v
20
-
μmgRq
BL
题型:不详
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如图所示装置,间距为1m的光滑轨道竖直放置,质量为0.1kg的金属杆ab可在导轨间自由滑动,现将装置放在垂直于轨道平面的匀强磁场中,闭合电键S后,导线中的电流大小为0.1A,ab杆恰好保持静止状态,试由此判断磁场的方向和大小.g=10m/s
2
.
题型:不详
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|
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如图所示,金属轨导MN和PQ平行,它们相距0.6m,匀强磁场B=1T,ab棒刚好搭在导轨上,当ab棒以速度V向右匀速滑动时,伏特表上的示数为3V,求:金属棒运动的速度?
题型:不详
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|
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如图所示,通电导线棒的质量为m=20g,通以1.2A的电流,放在水平放置的导轨PQ和MN上,两导轨平行,间距为0.25m,导线棒ab跟导轨间动摩擦因素为0.2,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,求:磁感应强度多大时,ab棒恰能匀速运动?(g取10m/s
2
)
题型:不详
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如图所示,金属环半径为a,总电阻为R,匀强磁场磁感应强度为B,垂直穿过环所在平面.电阻为R/2的导体杆AB沿环表面以速度v向右滑至环中央时,杆的端电压为( )
A.Bav
B.
Bav
2
C.
2Bav
3
D.
4Bav
3
题型:不详
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