如图甲所示,一对平行光滑导轨固定在水平面上,两导轨间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω。有一导体杆静止地放在导轨上,与两导轨垂直,杆及导轨的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁

◎ 题目

如图甲所示,一对平行光滑导轨固定在水平面上,两导轨间距l=0.20 m,电阻R=1.0 Ω。有一导体杆静止地放在导轨上,与两导轨垂直,杆及导轨的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用一外力F沿导轨方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图乙所示.求出杆的质量m和加速度a大小。

◎ 答案

10m/s2m = 0.1kg

◎ 解析


试题分析:导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动,用υ表示瞬时速度,t表示时间,则杆切割磁感线产生的感应电动势为E = Blυ……2分
匀加速直线运动υ = at……1分
闭合回路中的感应电流为I = E/R……1分
由安培定则F = BIl……1分
和牛顿第二定律得F - F = ma……2分
整理得F = maB2l2at/R…  1分
在题图乙图线上取两点:t1 = 0,F1 = 1N;t2 = 10s,F2 = 2N,代入……2分,
联立方程解得a = 10m/s2m = 0.1kg……2分
点评:解答这类问题的关键是正确分析安培力的大小与方向,然后根据导体棒所处状态列方程求解.导体棒运动时切割磁感线产生感应电流,使棒受到向左的安培力,根据感应电流的大小写出安培力的表达式结合牛顿第二定律求出F与t的关系式,然后将图象上的数据代入即可求解.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,一对平行光滑导轨固定在水平面上,两导轨间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω。有一导体杆静止地放在导轨上,与两导轨垂直,杆及导轨的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁…”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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