问题
计算题
(18分)如图甲所示,平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=1m,上端接有电阻R1=3,下端接有电阻R2=6
,虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场.现将质量m=0.1 kg、电阻不计的金属杆ab,从OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落0.2 m过程中始终与导轨保持良好接触,加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示. 求:
(1)磁感应强度B;(2)杆下落0.2 m过程中通过金属杆的电荷量q.
答案
(1) 2 T (2) 0.15 C
题目分析:(1)由图象知,杆自由下落距离是0.05 m,当地重力加速度g=10 m/s2,则杆进入磁场时的速度(2分)
由乙图象知,杆进入磁场时加速度a=-g=-10 m/s2 (1分)
由牛顿第二定律得mg-F安=ma (2分)
回路中的电动势E=BLv (1分)
杆中的电流I= (1分)
R并= (2分)
F安=BIL= (1分)
得B= =2 T (1分)
(2)杆在磁场中运动产生的平均感应电动势 (2分)
杆中的平均电流 (2分)
通过杆的电荷量 (2分)
通过杆的电荷量q=0.15 C (1分)