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如图,顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上,导轨MO、NO的长度相等,M、N两点间的距离l=2m,整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中。一根粗细

网友投稿  2023-04-19 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图,顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上,导轨MO、NO的长度相等,M、N两点间的距离l=2m,整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中。一根粗细均匀、单位长度电阻值r=0.5Ω/m的导体棒在垂直于棒的水平拉力作用下,从MN处以速度v=2m/s沿导轨向右匀速滑动,导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好,不计导轨电阻,求:
(1)导体棒刚开始运动时所受水平拉力F的大小;
(2)开始运动后0.2s内通过导体棒的电荷量q;
(3)导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热Q。

◎ 答案

解:(1)导体棒开始运动时,回路中产生的感应电动势E=Blv
感应电流
安培力F=BIl
由平衡条件得:F=F
联立上式得:N
(2)由(1)问知,感应电流与导体棒切割的有效长度l无关
感应电流大小A
故0.2s内通过导体棒的电荷量q=It=0.4C
(3)解法(一)设导体棒经t时间沿导轨匀速向右运动的位移为x
则t时刻导体棒切割的有效长度lx= l-2x
由(1)问知,导体棒在导轨上运动时所受的安培力
因安培力的大小F与位移x成线性关系,故通过导轨过程中
导体棒所受安培力的平均值
产生的焦耳热Q=
解法(二)设导体棒经t时间沿导轨匀速向右运动的位移为x
则t时刻导体棒切割的有效长度lx=l-2x
由(1)问知,导体棒在导轨上运动时所受的安培力
作出安培力大小随位移x变化的图象,图象与坐标轴围成面积表示导体棒克服安培力作功,也为产生的焦耳热Q
所以,产生的焦耳热Q=1 J

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图,顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上,导轨MO、NO的长度相等,M、N两点间的距离l=2m,整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中。一根粗细…”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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