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导体切割磁感线时的感应电动势
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如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,电阻不计,左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接,右端通过导线与阻值RL=4Ω的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有
网友投稿 2023-04-18 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,电阻不计,左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接,右端通过导线与阻值R
L
=4Ω的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长l=2m,有一阻值r=2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处.CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示.在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动.已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求:
(1)通过小灯泡的电流.
(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小.
◎ 答案
(1)在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,磁场变化导致电路中产生感应电动势.
电路为r与R并联,再与R
L
串联,电路的总电阻
R
总
=R
L
+
Rr
R+r
=5Ω ①
此时感应电动势为E
1
=
△Φ
△t
=
△B
△t
=0.5×2×0.5V=0.5V ②
通过小灯泡的电流为:I
1
=
E
1
R
总
=0.1A ③
(2)当棒在磁场区域中运动时,由导体棒切割磁感线产生电动势,电路为R与R
L
并联,再与r串联,此时电路的总电阻
R
总
′=r+
R
R
L
R
+R
L
=2Ω+
4×2
4+2
Ω=
10
3
Ω ④
由于灯泡中电流不变,所以灯泡的电流I
L
=0.1A,则流过棒的电流为
由并联电路的规律可得:
I=I
L
+I
R
=I
L
+
I
L
R
L
R
=0.3 A,⑤
棒产生的感应电动势为 E
2
=Bdv ⑥
解得棒PQ在磁场区域中运动的速度大小 v=1m/s ⑦
答:
(1)通过小灯泡的电流是0.1A.
(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小是1m/s.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,电阻不计,左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接,右端通过导线与阻值RL=4Ω的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】,【法拉第电磁感应定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202304/450401.html
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