Question

（16分）兩平行金屬導(dǎo)軌水平放置，一質(zhì)量為m=0.2kg的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌靜止放在緊貼電阻R處，，其它電阻不計(jì)。導(dǎo)軌間距為d=0.8m，矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小B=0.25T。MN=PQ=x=0.85m，金屬棒與兩導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)都為0.4，電阻R與邊界MP的距離s=0.36m。在外力作用下讓ab棒由靜止開始勻加速運(yùn)動(dòng)并穿過(guò)磁場(chǎng)向右，加速度a=2m/s2 ，g取10m/s2

（1）求穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中平均電流的大小。

（2）計(jì)算自金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，外力F隨時(shí)間t變化關(guān)系。

（3）讓磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，用導(dǎo)線將a、b端接到一量程合適的電流表上，讓ab棒重新由R處向右加速，在金屬棒到達(dá)MP之前，電流表會(huì)有示數(shù)嗎？簡(jiǎn)述理由。已知電流表與導(dǎo)軌在同一個(gè)平面內(nèi)。

 

Answer 1

【答案】

（1）3.4A? （2）?? ? （3）可以有電流

【解析】

試題分析：（1）設(shè)金屬棒到達(dá)MP、NQ時(shí)的速度分別為、

則由，??? 得??????????????????? (1分)

由? 得?????????????????? (1分)

由電磁感應(yīng)得???????????????????? (2分)

由歐姆定律?????????????????? (2分)

（2）因?yàn)?/span>進(jìn)入磁場(chǎng)后受安培力????? (2分)?

由牛二定律得????????????????????? (2分)

又因?yàn)?/span>??????????????? (1分)

則在進(jìn)磁場(chǎng)后F

代入數(shù)據(jù)得? （N）其中??????????????? ( 2分)

（3）可以有電流。只要導(dǎo)線、電表、導(dǎo)體棒組成的回路有磁感線穿過(guò)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合回路磁通量變化，可以產(chǎn)生感應(yīng)電流。（此時(shí)金屬棒和電阻R并聯(lián)成為電路負(fù)載）( 3分)

考點(diǎn)：本題考查電磁感應(yīng)定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律