Question

【題目】如圖甲所示，質量m＝3×10－3 kg的“”形金屬細框豎直放置在兩水銀槽中，“”形框的水平細桿CD長l＝0.20 m，處于磁感應強度大小B1＝1.0 T、方向水平向右的勻強磁場中．有一匝數n＝300匝、面積S＝0.01 m2的線圈通過開關K與兩水銀槽相連．線圈處于與線圈平面垂直的、沿豎直方向的勻強磁場中，其磁感應強度B2的大小隨時間t變化的關系如圖乙所示．(g＝10 m/s2)

(1)求0～0.10 s內線圈中的感應電動勢大小；

(2)t＝0.22 s時閉合開關K，若細桿CD所受安培力方向豎直向上，判斷CD中的電流方向及磁感應強度B2的方向；

(3)t＝0.22 s時閉合開關K，若安培力遠大于重力，細框跳起的最大高度h＝0.20 m，求通過細桿CD的電荷量．

Answer 1

【答案】(1)30 V　(2)電流方向由C到D　B2方向向上　(3)0.03 C

【解析】(1)由電磁感應定律有E＝n

得E＝nS＝30 V

(2)由左手定則得：電流方向由C到D

因此B2方向向上

(3)由牛頓第二定律有F＝ma＝m

(或由動量定理FΔt＝mv－0)

安培力F＝IB1l

q＝IΔt

v2＝2gh

得q＝＝0.03 C.