在同一水平面中的光滑平行导轨P,Q相距l=1m,导轨左端接有如图所示的电路,其中水平放置的平行板电容器两极板M,N间距离d=10mm,定值电阻R1=R2=12Ω,R3=2Ω,金属棒ab电阻r=2

◎ 题目

在同一水平面中的光滑平行导轨P,Q相距l=1 m,导轨左端接有如图所示的电路,其中水平放置的平行板电容器两极板M,N间距离d=10 mm,定值电阻R1=R2=12 Ω,R3=2 Ω,金属棒ab电阻r=2 Ω,其他电阻不计,磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场竖直穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时,悬浮于电容器两极板之间,质量m=1×10-14 kg,带电荷量q=-1×10-14 C的微粒恰好静止不动。取g=10 m/s2,在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好,且运动速度保持恒定。试求:
(1)匀强磁场的方向;
(2)ab两端的路端电压;
(3)金属棒ab运动的速度。

◎ 答案

解:(1)负电荷受到重力和电场力而静止,因重力竖直向下,则电场力方向竖直向上,故M板带正电。ab棒向右切割磁感线产生感应电动势,ab棒等效于电源,其a端为电源的正极,由右手定则可判断,磁场方向竖直向下
(2)负电荷受到重力和电场力而静止,mg=Eq

所以UMN=V=0.1 V
R3两端电压与电容器两端电压相等,由欧姆定律得通过R3的电流:A=0.05 A
ab棒两端的电压为Uab=UMN+=0.1 V+0.05×6 V=0.4
(3)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为E=BLv
由闭合电路欧姆得E=Uab+Ir=0.4 V+0.05×2V=0.5 V
联立解得m/s=1 m/s

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“在同一水平面中的光滑平行导轨P,Q相距l=1m,导轨左端接有如图所示的电路,其中水平放置的平行板电容器两极板M,N间距离d=10mm,定值电阻R1=R2=12Ω,R3=2Ω,金属棒ab电阻r=2…”主要考查了你对  【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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