如图(a)所示,半径为r1的圆形区域内有均匀磁场,磁感应强度为B0,磁场方向垂直纸面向里,半径为r2的阻值为R的金属圆环与磁场同心放置,圆环与阻值也为R的电阻R1连结成闭合回

◎ 题目

如图(a)所示,半径为r1的圆形区域内有均匀磁场,磁感应强度为B0,磁场方向垂直纸面向里,半径为r2的阻值为R的金属圆环与磁场同心放置,圆环与阻值也为R的电阻R1连结成闭合回路,一金属棒MN与金属环接触良好,棒与导线的电阻不计,
(1)若棒以v0的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径的瞬时(如图所示)MN中的电动势和流过R1的电流大小与方向;
(2)撤去中间的金属棒MN,若磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0,求0至t0时间内通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量.

魔方格

◎ 答案

(1)由法拉第电磁感应定律,则有ε=2B0r1v0
根据欧姆定律,解得:I=
ε
R+
R
2
=
3R
=
4B0r1v0
3R
,方向a→b
(2)由图象分析可知,0至t时间内  
△B
△t
=
B0
t0

由法拉第电磁感应定律有ε=
△φ
△t
=S
△B
△t

而S=πr12
由闭合电路欧姆定律有I=
ε
2R

联立以上各式解得:通过电阻R1上的电流大小为I1=
B0π
r21
2Rt0

通过电阻R1的电量q=I1t1=
B0π
r21
2R

电阻R1上产生的热量  Q=I12R1t1=
B20
π2
r41
4Rt0

 答:(1)若棒以v0的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径的瞬时(如图所示)MN中的电动势和流过R1的电流大小
4B0r1v0
3R
与方向a→b;
(2)撤去中间的金属棒MN,若磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0
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