Question

如圖所示，螺線管與相距L的兩豎直放置的導軌相連，導軌處于垂直紙面向外、磁感應強度為B₀的勻強磁場中．金屬桿ab垂直導軌，桿與導軌接觸良好，并可沿導軌無摩擦滑動．螺線管橫截面積為S，線圈匝數為N，電阻為R₁，管內有水平向左的變化磁場．已知金屬桿ab的質量為m，電阻為R₂，重力加速度為g．不計導軌的電阻，不計空氣阻力，忽略螺線管磁場對桿ab的影響．

(1)為使ab桿保持靜止，求通過ab的電流的大小和方向；

(2)當ab桿保持靜止時，求螺線管內磁場的磁感應強度B的變化率；

(3)若螺線管內方向向左的磁場的磁感應強度的變化率(k＞0)．將金屬桿ab由靜止釋放，桿將向下運動．當桿的速度為v時，仍在向下做加速運動．求此時桿的加速度的大小．設導軌足夠長．

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)以ab為研究對象，根據平衡條件mg＝B0IL　　(2分) 　　求出　　(1分) 　　通過ab桿電流方向為由b到a(或在圖中標出)　　(2分) 　　(2)根據法拉第電磁感應定律　　(3分) 　　根據歐姆定律　　(2分) 　　求出　　(1分) 　　(3)根據法拉第電磁感應定律 　　　　(1分) 　　ab桿切割磁感線產生的電動勢E2＝B0Lv　　(1分) 　　總電動勢E總＝E1＋E2　　(1分) 　　感應電流　　(1分) 　　根據牛頓第二定律　　(1分) 　　安培力F＝B0L　　(1分) 　　求出　　(1分)