如图所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=5Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感强度为B0=1T.将一根质

◎ 题目

如图所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=5Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感强度为B0=1T.将一根质量为m=0.04kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计.现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度,已知cd距离NQ为s米.试解答以下问题:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)请定性说明金属棒在达到稳定速度前的加速度和速度各如何变化?
(2)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大?
(3)金属棒达到的稳定速度是多大?
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感强度逐渐减小,可使金属棒中不产生感应电流,则磁感强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式)?
魔方格

◎ 答案

(1)棒从静止释放,因切割磁感线,从而产生感应电流,受到安培力阻力作用,在达到稳定速度前,安培力越来越大,导致金属棒的加速度逐渐减小,速度逐渐增大.  
(2)达到稳定速度时,则有棒受到的安培力,FA=B0IL
根据受力平衡条件,则有:mgsinθ=FA+μmgcosθ
I=
mg(sin37°-μcos37°)
B0L
=
0.04×10×(0.6-0.5×0.8)
1×0.5
A=0.16A

(3)切割感应电动势,E=B0Lv、
闭合电路欧姆定律,I=
E
R

解得:υ=
IR
B0L
=
0.16×5
1×0.5
m/s=1.6m/s

(4)当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流.此时金属棒将沿导轨做匀加速运动.
mgsinθ-μmgcosθ=ma
a=g(sinθ-μcosθ)=10×(0.6-0.5×0.8)m/s2=2m/s2
B0Ls=BL(s+vt+
1
2
at2)

B=
B0s
s+υt+
1
2
at2
=
s
s+1.6t+t2
T

答:(1)请定性说明金属棒在达到稳定速度前的加速度逐渐减小,速度逐渐增大.
(2)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流0.16A;
(3)金属棒达到的稳定速度是1.6m/s;
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感强度逐渐减小,可使金属棒中不产生感应电流,则磁感强度B与时间t变化关系为B=
s
s+1.6t+t2
T

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=5Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感强度为B0=1T.将一根质…”主要考查了你对  【闭合电路欧姆定律】,【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。

  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐