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(12分)如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距L=0.5m,与水平面夹角为θ=30°,导轨电阻不计,整个导轨处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T,垂直导轨放置两金属棒ab和cd,电阻均为R=0.1Ω,ab棒质量为m=0.1 kg,两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动.现ab棒在恒定外力F作用下,以恒定速度v=3 m/s沿着平行导轨向上滑动,cd棒则保持静止,试求: (取g=10m/s2)

(1)金属棒ab产生的感应电动势大小及线圈中的感应电流大小;

(2)拉力F的大小;

(3)cd棒消耗的功率。

 

【答案】

(1)3A(2)1.1N(3)0.9W

【解析】

试题分析:(1)  由法拉第电磁感应定律可知,导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv=0.4×0.5×3V=0.6V        (2分)

由欧姆定律可知             (2分)

(2) 对ab棒:      (4分)

(3) cd棒上的电热:  (4分)

考点:考查导轨类问题

点评:本题难度中等,对于电磁感应与力学的结合一直是高考的重点问题,当导体棒匀速运动时导体棒受力平衡

 

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(满分12分)如图所示,宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上,框架的上端接有一特殊的电子元件,如果将其作用等效成一个电阻,则其阻值与其两端所加的电压成正比,即等效电阻,式中k为恒量。框架上有一质量为m的金属棒水平放置,金属棒与光滑框架接触良好,离地高为h,磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直。将金属棒由静止释放,棒沿框架向下运动。其它电阻不计,问:

(1)金属棒运动过程中,流过棒的电流多大?方向如何?

(2)金属棒经过多长时间落到地面?

(3)金属棒从释放到落地过程中在电子元件上消耗的电能多大?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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(1)金属棒运动过程中,流过棒的电流多大?方向如何?
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(1)带电粒子的电性和所带电荷量;

(2)AB间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出?

 

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⑴该带电粒子从e孔射出时的速度大小.

⑵该过程中电场力对该带电粒子做的功.

 

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