Question

如圖所示，螺線管與相距L的兩豎直放置的導(dǎo)軌相連，導(dǎo)軌處于垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．金屬桿ab垂直導(dǎo)軌，桿與導(dǎo)軌接觸良好，并可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)．螺線管橫截面積為S，線圈匝數(shù)為N，電阻為R₁，管內(nèi)有水平向左的變化磁場(chǎng)．已知金屬桿ab的質(zhì)量為m，電阻為R₂，重力加速度為g．不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，不計(jì)空氣阻力，忽略螺線管磁場(chǎng)對(duì)桿ab的影響．

(1)為使ab桿保持靜止，求通過(guò)ab的電流的大小和方向；

(2)當(dāng)ab桿保持靜止時(shí)，求螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率；

(3)若螺線管內(nèi)方向向左的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率(k＞0)．將金屬桿ab由靜止釋放，桿將向下運(yùn)動(dòng)．當(dāng)桿的速度為v時(shí)，仍在向下做加速運(yùn)動(dòng)．求此時(shí)桿的加速度的大小．設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)．

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)以ab為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件mg＝B0IL　　(2分) 　　求出　　(1分) 　　通過(guò)ab桿電流方向?yàn)橛?I>b到a(或在圖中標(biāo)出)　　(2分) 　　(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律　　(3分) 　　根據(jù)歐姆定律　　(2分) 　　求出　　(1分) 　　(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 　　　　(1分) 　　ab桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E2＝B0Lv　　(1分) 　　總電動(dòng)勢(shì)E總＝E1＋E2　　(1分) 　　感應(yīng)電流　　(1分) 　　根據(jù)牛頓第二定律　　(1分) 　　安培力F＝B0L　　(1分) 　　求出　　(1分)