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如图甲所示,两根光滑固定导轨相距0.4m竖直放置,导轨电阻不计,在导轨末端P、Q...

如图甲所示,两根光滑固定导轨相距0.4m竖直放置,导轨电阻不计,在导轨末端PQ两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0.01kg,长为0.2 m,处于磁感应强度为B0=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向里.相距0.2 m的水平虚线MNJK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场,且磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示.在t=0时刻,质量为0.02kg、阻值为0.3Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2m高度处,由静止开放释放,下落过程中保持水平,且与导轨接触良好,结果棒abt1时刻从上边界MN进入磁场,并在磁场中做匀速运动,在t2时刻从下边界JK离开磁场,g取10 m/s2.求:

(1)在0~t1时间内,电路中感应电动势的大小;

(2)在t1t2时间内,棒cd受到细导线的总拉力为多大;

(3)棒cd在0~t2时间内产生的焦耳热.

 

(1) E1=0.2V (2)FT=0.2 N (3)Qcd=0.015J 【解析】(1)对棒ab自由下落过程,有t1==0.2 s 磁感应强度的变化率为 由法拉第电磁感应定律得,0~t1时间内感应电动势 联立以上各式并代入数据可得E1=0.2V (2)由棒ab匀速进入磁场区域可知BI2Lab=mabg 代入数据,可解得I2=1A 在t1~t2时间内,对棒cd受力分析,可得FT=mcdg+B0I2Lcd 代入数据,可解得FT=0.2 N (3)棒ab刚进入磁场时的速度为v=gt1=2 m/s 棒ab刚进入磁场后的感应电动势为E2=BLabv=0.4 V 则Rcd=-Rab=0.1 Ω 在0~t1时间内,感应电流为I1==0.5 A 棒cd在0~t2时间内产生的焦耳热Qcd=Q1+Q2==0.015 J.  
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考点分析:
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(1)从图示位置开始计时,写出感应电动势的瞬时值表达式;

(2)灯泡的实际消耗功率为多大?

 

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(1)线框中的电流强度为多大?

(2)t时刻线框受到的安培力为多大?

 

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(1)线圈中的感应电流之比I1I2____________.

(2)线圈中产生的热量之比Q1Q2____________.

(3)拉力做功的功率之比P1P2______________.

 

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两个电流随时间的变化关系如图甲、乙所示,把它们通入相同的电阻中,则在1 s内两电阻消耗的电能之比WaWb________.

 

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