持静止。取g10ms2,问:(1)通过cd棒的电流I是多少,方向如何?(2)棒ab受到的力F多大?(3)棒cd每产生Q01J的热量,力F做的功W是多少?解析:(1)棒cd受到的安培力FcdIlB棒cd在共点力作用下平衡,则Fcdmgsi
30由①②式代入数据解得I1A,方向由右手定则可知由d到c。(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等FabFcd对棒ab由共点力平衡有Fmgsi
30IlB代入数据解得F02N(3)设在时间t内棒cd产生Q01J热量,由焦耳定律可知QI2Rt设ab棒匀速运动的速度大小为v,则产生的感应电动势EBlv由闭合电路欧姆定律知I
E2R
①②
③④⑤⑥⑦⑧⑨
由运动学公式知,在时间t内,棒ab沿导轨的位移xvt力F做的功WFx综合上述各式,代入数据解得W04J16(2011浙江第23题)(16分)如图甲所示,在水平面上固定有长为L2m、宽为d1m的金属“U”型轨导,在“U”型导轨右侧l05m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t0时刻,质量为m01kg的导体棒以v01ms的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ01,导轨与导体棒单位长度的电阻均为
01m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10ms)。
2
(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况;(2)计算4s内回路中电流的大小,并判断电流方向;(3)计算4s内回路产生的焦耳热。
f答案:(1)导体棒在1s前做匀减速运动,在1s后以后一直保持静止。(2)02A,电流方向是顺时针方向。(3)004J解析:(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有
mgma
vtv0at
xv0t
12
at2
代入数据解得:t1s,x05m,导体棒没有进入磁场区域。导体棒在1s末已经停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为x05m(2)前2s磁通量不变,回路电动势和电流分别为E0,I0后2s回路产生的电动势为E
tldBt01V
回路的总长度为5m,因此回路的总电阻为R505电流为I
ER02A
根据楞次定律,在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2s电流为零,后2s有恒定电流,焦耳热为QIRt004J
2
17(2011上海第32题).14分电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S115m,两导轨间距L075m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R15Ω的电阻,磁感应强度B08T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r05Ω,质量m02kg的金属棒与轨道r