如图(甲)所示,金属“U”型轨导一部分固定在水平面上,长为l=1.5m、宽为d=2.0m,另一部分与水平面夹角

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-26
如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2 m、宽为d=1 m的金属“U”型导轨,“U”型导轨右侧l=0.5 m范围 内存

解:(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有: 代入数据解得:t=1 s,x=0.5 m,导体棒没有进入磁场区域导体棒在1s末已停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为x=0.5 m (2)前2s磁通量不变,回路电动势和电流分别为:E=0,I=0后2s回路产生的电动势为: 回路的总长度为5m,因此回路的总电阻为:R=5λ=0.5 Ω 电流 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:Q=I 2 Rt=0.04 J

(1)导体棒在ls末已停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为x=0.5m(2) 0.2A 顺时针方向(3)0.04J (1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有 代人数据解得: =1s,x=0.5m,导体棒没有进入磁场区域。导体棒在ls末已停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为x=0.5m(2)前2s磁通量不变,回路电动势和电流分别为E=0,I=0后2s回路产生的电动势为 V,回路的总长度为5m,因此回路的电阻为 电流为 A。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由恒定电流,焦耳热为 J

(1)在棒进入磁场前只受滑动摩擦力作用,做匀减速运动,由牛顿运动定律有:
μmg=ma,a=1m/s2;     
由运动学公式 vt2-v02=2al得棒进入磁场前的速度为:vt=1m/s;   
又由vt-v0=at得棒进入磁场前的运动时间为:t=1s;     
即棒进入磁场时,所在区域的磁场已恒定.
此时棒中的感应电动势为:E1=Bdvt=0.8V,
感应电流为:I1=
E1
R+r
=0.2A         
棒进入磁场区域后做匀速直线运动,由平衡条件得沿斜面向上的拉力满足:
F=mgsin θ+F,F=BId,
解得:F=0.66N      
(2)根据图(乙)知:
①回路在0~0.5s内的感应电动势为:E2=
△B
△t
?S=
△B
△t
?xd=1.6V,
感应电流为:I2=
E1
R+r
=0.4A,逆时针方向.      
②在0.5~1s 内,回路中没有电流.
③棒在磁场中的运动时间为:t2=
x
vt
=1s,
则在1~2s内,回路中电流I1=0.2A,方向不变.
综合得,0~2s内回路电流随时间变化的图象如图.

(3)0~0.5s内焦耳热:Q1=I22(R+r)t1=0.42×4×0.5J=0.32J,
1~2s内焦耳热:Q2=I12(R+r)t2=0.22×4×1J=0.16J,
全程摩擦热:Q3=μmgl=0.1×1×1.5J=0.15J,
整个过程中回路产生的总热量是:Q=Q1+Q2+Q3=0.63J.   
答:(1)在导体棒进入磁场时立即施加一沿斜面向上的拉力可以使它做匀速直线运动,这个力应是0.66N;
(2)画出2s内回路电流随时间变化的图象如图;
(3)从t=0时刻开始直到棒第一次离开磁场的过程中回路产生的总热量是0.63J.

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    答:(1)根据牛顿第二定律得:-μmg=ma,a=-μg=-1m/s2,导体棒从t=0时刻开始向右运动直至末速为零所需的时间为 t=v0a=1s,(2)此过程导体棒通过的位移为 x=v0t+12at2=0.5m<L-l,说明导体棒还没有进入磁场.(3)前2秒内无电流,后2秒内,由楞次定律判断得知,电流方向为顺时针...
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