如图3-5-8所示,cd、ef为光滑金属导轨,导轨平面与水平面成θ角,空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场.质量为m的金属棒ab搁在导轨上,构成一边长为l的正方形abed.ab棒的电阻

◎ 题目

如图3-5-8所示,cd、ef为光滑金属导轨,导轨平面与水平面成θ角,空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场.质量为m的金属棒ab搁在导轨上,构成一边长为l的正方形abed.ab棒的电阻为r,其余电阻不计,开始时磁感应强度为B0.

图3-5-8
(1)若从t=0时刻起,磁感应强度变化如图乙所示,同时保持ab棒静止,求棒中感应电流的大小和方向.
(2)在上述(1)过程中始终保持棒静止,当t="2" s时,需加垂直于棒的水平拉力为多大?
(3)若从t=0时刻起,磁感应强度由B0逐渐减小,同时棒以恒定速度v沿导轨向上运动,要使棒上无电流通过,磁感应强度应满足什么函数关系(B-t)?

◎ 答案

(1),a→b→e→d→a
(2)  
(3)B=

◎ 解析

(1)回路中产生电动势为E==S=SB0=l2B0
所以I=
电流方向:a→b→e→d→a.
(2)分析棒的受力重力、支持力、安培力(沿斜面向下)、外力F,如图3-5-9所示.

图3-5-9
由t="2" s可知
B=3B0
F=BIl=3B0
沿斜面方向受力平衡
mgsinθ+F=Fcosθ
所以F=.
(3)由于回路中无电流,即回路中磁通量没有发生变化,Φ=Φ′.设经过时间t,磁感应强度为B,则有:B0l2=l(l+vt)B
所以B=.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图3-5-8所示,cd、ef为光滑金属导轨,导轨平面与水平面成θ角,空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场.质量为m的金属棒ab搁在导轨上,构成一边长为l的正方形abed.ab棒的电阻…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  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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