问题
计算题
如图甲所示,固定在绝缘水平地面上的平行金属导轨间距为,左端用导线相连。质量为
,电阻为
的金属棒
垂直导轨静止在导轨平面上,金属棒
与导轨左端的距离
,金属棒与导轨间的动摩擦因数均为
,导与线导轨的电阻均不计。现将整个装置置于垂直于轨道平面竖直向上的磁场中,磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。设金属棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略金属棒与导轨上电流之间的相互作用,
。求:
(1)金属棒未出现滑动之前,通过金属棒中电流的大小和方向;
(2)从时刻开始到金属棒刚要发生滑动的过程中,金属棒产生的热量。
答案
(1)2 A,b到a;(2)0.9 J
题目分析:(1)由图象可知磁场变化率为: ①
由法拉第电磁感应定律知:
解得:E="2" V
通过金属棒ab的电流为
解得:I="2" A,方向b指向a。
(2)金属棒刚要发生滑动时,由平衡条件可知
⑥
由图像可知
⑦
由焦耳定律可知,金属棒产生热量 ⑧
解得
评分标准:①②③④⑤⑥⑦式各1分,⑧式2分;每个结果1分,电流方向1分。