如图所示,光滑平行的金属导轨MN、PQ相距l,其框架平面与水平面成θ角,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面向下、宽为d的匀强磁场

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,光滑平行的金属导轨MN、PQ相距l,其框架平面与水平面成θ角,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面向下、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r的导体棒ab,垂直搁置于导轨上,与磁场上边界相距d0,现使它由静止开始运动,在棒ab离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计).求:
(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度;
(2)棒ab通过磁场区的过程中整个电路所消耗的电能.
魔方格

◎ 答案

(1)导体棒ab切割磁感线产生的电动势E=BLv 
产生的电流为I=
E
R+r

导体棒受到的安培力为 F=BIl
导体棒出磁场时作匀速运动,受力平衡,即mgsinθ=F
联立解得 v=
mg(R+r)sinθ
B2L2

(2)由能量转化守恒得E=EG-EK
即E=mg(d0+d)sinθ-
1
2
mv2
=mg(d0+d)sinθ-
m3g2(R+r)2sin2θ
2B4L4

答:
(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度是
mg(R+r)sinθ
B2L2

(2)棒ab通过磁场区的过程中整个电路所消耗的电能是mg(d0+d)sinθ-
m3g2(R+r)2sin2θ
2B4L4

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,光滑平行的金属导轨MN、PQ相距l,其框架平面与水平面成θ角,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面向下、宽为d的匀强磁场…”主要考查了你对  【功能关系】,【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。

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