Question

如圖甲所示，固定在絕緣水平地面上的平行金屬導(dǎo)軌間距為，左端用導(dǎo)線相連。質(zhì)量為，電阻為的金屬棒垂直導(dǎo)軌靜止在導(dǎo)軌平面上，金屬棒與導(dǎo)軌左端的距離，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為，導(dǎo)與線導(dǎo)軌的電阻均不計�，F(xiàn)將整個裝置置于垂直于軌道平面豎直向上的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示。設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，忽略金屬棒與導(dǎo)軌上電流之間的相互作用，。求：

（1）金屬棒未出現(xiàn)滑動之前，通過金屬棒中電流的大小和方向；

（2）從時刻開始到金屬棒剛要發(fā)生滑動的過程中，金屬棒產(chǎn)生的熱量。

 

Answer 1

【答案】

（1）2 A，b到a；（2）0.9 J

【解析】

試題分析：（1）由圖象可知磁場變化率為：     ①

由法拉第電磁感應(yīng)定律知：

解得：E=2 V

通過金屬棒ab的電流為

解得：I=2 A，方向b指向a。

（2）金屬棒剛要發(fā)生滑動時，由平衡條件可知

          ⑥

由圖像可知

          ⑦

由焦耳定律可知，金屬棒產(chǎn)生熱量         ⑧

解得

評分標(biāo)準(zhǔn)：①②③④⑤⑥⑦式各1分，⑧式2分；每個結(jié)果1分，電流方向1分。

考點(diǎn)：本題考查電磁感應(yīng)，涉及力學(xué)問題和圖象。