零零教育信息网 首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 导体切割磁感线时的感应电动势 > 正文 返回 打印

如图所示,两根竖直平行放置的光滑金属导轨相距为L,中间接有一阻值为R的定值电阻,在两导轨间abdc矩形区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向里,宽

网友投稿  2023-04-18 00:00:00  零零社区

◎ 题目

如图所示,两根竖直平行放置的光滑金属导轨相距为L,中间接有一阻值为R的定值电阻,在两导轨间abdc矩形区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向里,宽度为d.一质量为m,电阻为r的导体棒MN垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d0.现使棒MN由静止开始释放,当MN最终离开磁场前已开始做匀速直线运动,导轨电阻不计,棒下落过程中始终保持水平,并与导轨接触良好.
(1)求MN在离开磁场下边界时的速度大小;
(2)在通过磁场区域的过程中,求电流所做的功;
(3)试分析讨论棒在磁场中各种可能出现的运动情况及其对应的条件.
魔方格

◎ 答案

(1)设MN棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,产生的电动势为E=BLv    
电路中电流 I=
E
R+r

对MN棒,由平衡条件得 mg-BIL=0                   
解得 v=
mg(R+r)
B2L2

(2)从MN棒开始下滑到刚离开磁场的过程,由能量守恒定律得:
mg(d0+d)=E+
1
2
mv2
                 
解得整个电路中产生的焦耳热为:E=mg(d0+d)-
m3g2(R+r)2
2B4L4

则棒MN在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;E棒电=
r
R+r
[mg(d0+d)-
m3g2(R+r)2
2B4L4
]

(3)设棒自由落体d0高度历时为t0,由d0=
1
2
g
t20

魔方格

t0=

2d0
g

棒在磁场中匀速时速度为v=
mg(R+r)
B2L2

t=
v
g
=
m(R+r)
B2L2

当t0=t,即d0=
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做匀速直线运动
当t0<t,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动
当t0>t,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动.
画出棒在下落高度d+d0过程中速度随下落高度h变化所对应的各种可能的图线如图所示.
答:
(1)棒MN在离开磁场下边界时的速度为v=
mg(R+r)
B2L2

(2)棒MN在通过磁场区的过程中产生的焦耳热为E棒电=
r
R+r
[mg(d0+d)-
m3g2(R+r)2
2B4L4
]

(3)d0=
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做匀速直线运动,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,两根竖直平行放置的光滑金属导轨相距为L,中间接有一阻值为R的定值电阻,在两导轨间abdc矩形区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向里,宽…”主要考查了你对  【磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】  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/202304/451261.html十二生肖
十二星座