综合题20.0分
物理

如图,平行金属导轨MNPQ倾斜与水平面成30°角放置,其电阻不计,相距为

l=0.2 m.导轨顶端与电阻相连,.在导轨上垂直导轨水平放置一根质量为

m=4×10-2kg、电阻为的金属棒ab. ab距离导轨顶端d=0.2 m,导体棒与导轨的动摩擦因数;在装置所在区域加一个垂直导轨平面,方向如图的磁场,磁感应强度

B=(0.2+0.5t)T,g取10 m/s2

18.若导体棒静止,求通过电阻的电流.

19.何时释放导体棒,释放时导体棒处于平衡状态?

20.若t=0时刻磁感应强度B0=0.2T,此时释放ab棒,要保证其以a=2.5m/s2的加速度沿导轨向下做初速为零的匀加速直线运动,求磁感应强度B应该如何随时间变化,写出其表达式.

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)0.5A

解析

(1)设闭合回路产生的感应电动势为E,有

考查方向

导体棒在磁场中做切割磁感线运动与力学的综合运用,法拉第电磁感应定律

解题思路

导体棒ab垂直于导轨放置,当保持静止时,受力始终平衡,分析受力情况,根据平衡条件和安培力公式列式,即可求出电流I.先认定导体棒已经平衡,然后列出相关平衡时的表达式进行求解。

易错点

容易混淆左手定则和右手定则的对象

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)0.4S-2S

解析

(2)若导体棒即将向下运动,则

 (或

解得:

若导体棒即将向上运动,则

得:

故在t=0.4~2.0 s时间段内释放导体棒时,导体棒处于平衡状态

考查方向

导体棒在磁场中做切割磁感线运动与力学的综合运用,法拉第电磁感应定律

解题思路

导体棒ab垂直于导轨放置,当保持静止时,受力始终平衡,分析受力情况,根据平衡条件和安培力公式列式,即可求出电流I.先认定导体棒已经平衡,然后列出相关平衡时的表达式进行求解。

易错点

容易混淆左手定则和右手定则的对象

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)

解析

(3) 对导体棒,

,即回路中感应电流为0。若要保证回路中感应电流为0,则必须回路中磁通量保持不变。

t时刻磁通量

             

 )

解得:

考查方向

导体棒在磁场中做切割磁感线运动与力学的综合运用,法拉第电磁感应定律

解题思路

导体棒ab垂直于导轨放置,当保持静止时,受力始终平衡,分析受力情况,根据平衡条件和安培力公式列式,即可求出电流I.先认定导体棒已经平衡,然后列出相关平衡时的表达式进行求解。

易错点

容易混淆左手定则和右手定则的对象