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
如图甲所示，一对足够长的平行粗糙导轨固定在水平面上，两导轨间距l=1m，左端之间用R=3Ω的电阻连接，导轨的电阻忽略不计．一根质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆静置于两导轨上
网友投稿 2023-04-18 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图甲所示，一对足够长的平行粗糙导轨固定在水平面上，两导轨间距l=1m，左端之间用R=3Ω的电阻连接，导轨的电阻忽略不计．一根质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆静置于两导轨上，并与两导轨垂直．整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上．现用水平向右的拉力F拉导体杆，拉力F与时间t的关系如图乙所示，导体杆恰好做匀加速直线运动．在0～2s内拉力F所做的功为W=
68
3
J，重力加速度g取10m/s
2
．求：
（1）导体杆与导轨间的动摩擦因数μ；
（2）在0～2s内通过电阻R的电量q；
（3）在0～2s内电阻R上产生的热量Q．
◎ 答案
（1）设导体杆的加速度为a，则t时刻导体杆的速度v=at
产生的感应电动势为E=Blv
电路中的感应电流为I=
Blv
R+r
导体杆上所受的安培力为F
安
=BIl=
B2l2v
R+r
=
B2l2at
R+r
由牛顿第二定律可知F-μmg-
B2l2at
R+r
=ma
即F=ma+μmg+
B2l2at
R+r
代入数字得F=
1
2
a+5μ+atN
由图象可知F=3+2tN
由于物体做匀加速直线运动，加速度a为常数，比较两式可得
a=2m/s
2
，μ=0.4
（2）在F作用的时间内，导体杆的位移为x=
1
2
at
2
=4m
在时间t内的平均感应电动势
.
E
=
△Φ
△t
=
Blx
t
平均电流为
.
I
=
Blx
t(R+r)
通过的电荷量q=
.
I
t=
Blx
R+r
代入数得q=2C
（3）t=2s时刻，导体杆的速度v=at=4m/s
在力F的作用过程中，设电路中产生的总热量为Q′．由动能定理可知
W
F
-μmgx-Q′=
1
2
mv
2
代入数字可得Q′=
32
3
J
由串联电路的知识可知Q=
3
4
Q′=8J
答：（1）导体杆与导轨间的动摩擦因数为0.4．
（2）在0～2s内通过电阻R的电量为2C．
（3）在0～2s内电阻R上产生的热量为8J．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图甲所示，一对足够长的平行粗糙导轨固定在水平面上，两导轨间距l=1m，左端之间用R=3Ω的电阻连接，导轨的电阻忽略不计．一根质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆静置于两导轨上…”主要考查了你对 【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/202304/451715.html
十二生肖
十二星座
