動量電磁感應(yīng)(含答案)-資料下載頁
2025-06-24 02:05本頁面
【正文】 即= Ns （1分）故 （1分）（～）5．如圖所示，一端封閉的兩條平行光滑長導(dǎo)軌相距L，距左端L處的右側(cè)一段彎成半徑為的四分之一圓弧，圓弧導(dǎo)軌的左、右兩段處于高度相差的水平面上。以弧形導(dǎo)軌的末端點O為坐標(biāo)原點，水平向右為x軸正方向，建立Ox坐標(biāo)軸。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無磁場；左段區(qū)域存在空間上均勻分布，但隨時間t均勻變化的磁場B（t），如圖2所示；右段區(qū)域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不隨時間變化，只沿x方向均勻變化的磁場B（x），如圖3所示；磁場B（t）和B（x）的方向均豎直向上。在圓弧導(dǎo)軌最上端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，金屬棒由靜止開始下滑時左段磁場B（t）開始變化，金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，經(jīng)過時間t0金屬棒恰好滑到圓弧導(dǎo)軌底端。已知金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g。（1）求金屬棒在圓弧軌道上滑動過程中，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E；（2）如果根據(jù)已知條件，金屬棒能離開右段磁場B（x）區(qū)域，離開時的速度為v，求金屬棒從開始滑動到離開右段磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。（3）如果根據(jù)已知條件，金屬棒滑行到x=x1，位置時停下來，a．求金屬棒在水平軌道上滑動過程中遁過導(dǎo)體棒的電荷量q；b．通過計算，確定金屬棒在全部運(yùn)動過程中感應(yīng)電流最大時的位置。：（1）由圖2可知， 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢 ①（2）金屬棒在弧形軌道上滑行過程中，產(chǎn)生的焦耳熱 金屬棒在弧形軌道上滑行過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律 ② 金屬棒在水平軌道上滑行的過程中，產(chǎn)生的焦耳熱為，根據(jù)能量守恒定律 所以，金屬棒在全部運(yùn)動過程中產(chǎn)生的焦耳熱（3）a．根據(jù)圖3，x=x1（x1﹤x0）處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。設(shè)金屬棒在水平軌道上滑行時間為。由于磁場B(x)沿x方向均勻變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢所以，通過金屬棒電荷量b. 金屬棒在弧形軌道上滑行過程中，根據(jù)①式， 金屬棒在水平軌道上滑行過程中，由于滑行速度和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度都在減小，所以，此過程中，金屬棒剛進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流最大。根據(jù)②式，剛進(jìn)入水平軌道時，金屬棒的速度所以，水平軌道上滑行過程中的最大電流若金屬棒自由下落高度，經(jīng)歷時間，顯然t0﹥t所以，綜上所述，金屬棒剛進(jìn)入水平軌道時，即金屬棒在x= 0處，感應(yīng)電流最大。
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