如圖所示在水平金屬導(dǎo)軌上有一電阻R=0.1Ω,金屬桿ab與導(dǎo)軌組成一閉合矩形電路,兩條導(dǎo)軌間距L1=40cm,矩形導(dǎo)軌長(zhǎng)L2=50cm,導(dǎo)軌區(qū)域處于與水平面成30°角的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B=(2+0.2t)T,若t=10s時(shí)ab仍靜止,導(dǎo)軌與ab的電阻不計(jì),則這時(shí)流經(jīng)ab的電流I=    A,桿ab所受摩擦力為    N.
【答案】分析:當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化時(shí),出現(xiàn)磁通量變化,導(dǎo)致ab導(dǎo)線有感應(yīng)電流出現(xiàn),從而使其受到安培力作用.根據(jù)左手定則可確定安培力的方向,并對(duì)其受力分析,由對(duì)安培力的分解可求出摩擦力大。
解答:解:根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B=(2+0.2t)T得,穿過(guò)線框的磁通量的變化與時(shí)間比值為
V=0.02V
則有線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=0.02V
由閉合電路毆姆定律可得:
根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B=(2+0.2t)T得,穿過(guò)線框的磁通量增加由楞次定律可得感應(yīng)電流方向?yàn)閎到a.
則由左手定則可得安培力的方向,如圖所示

則有:F=BIL1=(2+0.2×10)×0.2×0.4N=0.32N
由于棒處于平衡狀態(tài),則有安培力的水平分力與靜摩擦力相等,
所以Ff=Fsin30°=0.32×0.5N=0.16N
故答案為:0.2A;0.16N.
點(diǎn)評(píng):考查由法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路毆姆定律相綜合,同時(shí)由楞次定律判定感應(yīng)電流方向,左手定則去確定安培力方向.值得注意的是:由于磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面不垂直,則磁通量變化中的面積應(yīng)該是導(dǎo)軌平面沿磁場(chǎng)方向投影面積.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2003?上海)如圖所示,OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌,O、C處分別接有短電阻絲(圖中
粗線表法),R1=4Ω、R2=8Ω(導(dǎo)軌其它部分電阻不計(jì)).導(dǎo)軌OAC的形狀滿足方程y=2sin(
π3
x)
(單位:m).磁感強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面.一足夠長(zhǎng)的金屬棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在導(dǎo)軌上從O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn),棒與導(dǎo)思接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直,不計(jì)棒的電阻.求:
(1)外力F的最大值;
(2)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)電阻絲R1上消耗的最大功率;
(3)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)金屬棒的電流I與時(shí)間t的關(guān)系.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

兩條金屬導(dǎo)軌上水平放置一根導(dǎo)電棒ab,處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,導(dǎo)電棒質(zhì)量為1.2kg,長(zhǎng)1m.當(dāng)導(dǎo)電棒中通入3A電流時(shí),它可在導(dǎo)軌上勻速滑動(dòng),若電流強(qiáng)度增大為5A時(shí),導(dǎo)電棒可獲得2m/s2的加速度,求裝置所在處的磁感強(qiáng)度的大。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

在水平面上平行放置著兩根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN和PQ,導(dǎo)軌間距為d,導(dǎo)軌和電路的連接如圖所示.在導(dǎo)軌的MP端放置著一根金屬棒,與導(dǎo)舅垂直且接觸良好.空間中存在豎直向上方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將開關(guān)S1閉合,S2斷開,電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1和I1,金屬棒仍處于靜止?fàn)顟B(tài);再將開關(guān)S2閉合,電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2和I2,金屬棒在導(dǎo)軌上由靜止開始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直.設(shè)金屬棒的質(zhì)量為m,金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.忽略導(dǎo)軌的電阻以及金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),重力加速度為g.求:
(1)金屬棒到達(dá)NQ端時(shí)的速度大。
(2)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,電流在金屬棒中產(chǎn)生的熱量.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

兩條相距為1m的水平金屬導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)電棒ab,處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,導(dǎo)電棒的質(zhì)量是1.2kg,當(dāng)棒中通入2安培的電流時(shí)(電流方向是從a到b),它可在導(dǎo)軌上向右勻速滑動(dòng),如電流增大到4A時(shí),棒可獲得0.5m/s2的加速度.求:
①磁場(chǎng)的方向?
②磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度的大小和摩擦力大?

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科目:高中物理 來(lái)源:名師伴讀·高中物理·二年級(jí)下 題型:022

如圖所示,水平的金屬導(dǎo)軌間距為0.2m,兩導(dǎo)軌端點(diǎn)E、F間接一電阻R=2Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面,導(dǎo)電棒ab的電阻r=0.4Ω(導(dǎo)軌電阻不計(jì)),ab垂直導(dǎo)軌并能在導(dǎo)軌上自由滑動(dòng),當(dāng)ab以6m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí),通過(guò)ab的電流為_____A,電流方向________.若用一個(gè)電容器C代替電阻R接在E、F間,則電容器上板帶_____電荷,電容器兩板間的電勢(shì)差為_______V.

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