问题 问答题

如图所示,螺线管与相距L的两竖直放置的导轨相连,导轨处于垂直纸面向外、磁感应强度为B0的匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨,杆与导轨接触良好,并可沿导轨无摩擦滑动。螺线管横截面积为S,线圈匝数为N,电阻为R1,管内有水平向左的变化磁场。已知金属杆ab的质量为m,电阻为R2,重力加速度为g.不计导轨的电阻,不计空气阻力,忽略螺线管磁场对杆ab的影响。

(1)为使ab杆保持静止,求通过ab的电流的大小和方向;

(2)当ab杆保持静止时,求螺线管内磁场的磁感应强度B的变化率;

(3)若螺线管内方向向左的磁场的磁感应强度的变化率k>0)。将金属杆ab由静止释放,杆将向下运动。当杆的速度为v时,仍在向下做加速运动。求此时杆的加速度的大小。设导轨足够长。

答案

(1)            方向为由ba

(2)          

(3) 

(1)以ab为研究对象,根据平衡条件 mg = B0I L   

求出              

通过ab杆电流方向为由ba

(2)根据法拉第电磁感应定律     

根据欧姆定律             

求出                

(3)根据法拉第电磁感应定律

       

ab杆切割磁感线产生的电动势 E2 = B0Lv

总电动势    E= E1 + E2                   

感应电流                 

根据牛顿第二定律       

安培力       F = B0 IL            

求出    

单项选择题
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