如圖*所示，兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導軌相距為L1＝2m，導軌平面與水平面成θ＝30°角，上端連接阻...

問題詳情：

如圖*所示，兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導軌相距為L1＝2m，導軌平面與水平面成θ＝30°角，上端連接阻值R＝1.5Ω的電阻；質量為m＝0.4kg、阻值r＝0.5Ω的勻質金屬棒ab放在兩導軌上，距離導軌最上端為L2＝4m，棒與導軌垂直並保持良好接觸。整個裝置處於一勻強磁場中，該勻強磁場方向與導軌平面垂直，磁感應強度大小隨時間變化的情況如圖乙所示。（g=10m/s2）

（1）保持ab棒靜止，在0～4s內，通過金屬棒ab的電流大小和方向；

（2）為了保持ab棒靜止，需要在棒的中點施加一垂直於棒且平行於導軌平面的外力F，求2s時外力F的大小和方向；

（3）5s後撤去外力，金屬棒由靜止開始向下滑動，滑行1.1m恰好勻速運動，求在此過程中電阻R上產生的焦耳熱。

【回答】

【*】（1）1A   b→a  （2）1N 方向平行於導軌平面向上  （3）1.5J 【解析】 試題分析：（1）在0～4s內，由法拉第電磁感應定律：  ①             

由閉合電路歐姆定律：                       ②                       

根據楞次定律   方向由b→a                               ③                      

（2）當t＝2s時，ab棒受到沿斜面向上的安培力

                                          ④                

對ab棒受力分析，由平衡條件：

                                   ⑤                 

方向平行於導軌平面向上                                   ⑥                           

知識點：專題八 電磁感應

題型：綜合題