Question

如图所示，平行光滑导轨OPQ、OˊPˊQˊ相距L=0.5m，导轨平面与水平面成θ=53°角，OP段和OˊPˊ段是导电的，PQ段和PˊQˊ段是绝缘的，在P和Pˊ处固定一个“∩”形导体框abcd，导体框平面与导轨面垂直，面积S=0.3m²。空间存在变化的匀强磁场，方向与导轨平行，与线圈abcd垂直。质量为m=0.02kg、电阻R=0.2Ω的金属棒AB放在两导轨上QQˊ处，与PPˊ的距离x=0.64m，棒与导轨垂直并保持良好接触。t=0时刻，从QQˊ无初速度释放金属棒AB，此时匀强磁场方向沿导轨向上（规定为正方向），磁感应强度B的变化规律为B=0.2－0.8t（T）。除金属棒AB外，不计其它电阻。求：

（1）经过多长时间，金属棒AB中有感应电流？感应电流的方向如何？

（2）假设OP段和OˊPˊ段的导轨足够长，金属棒AB在OP段和OˊPˊ段的导轨上能滑行多远？（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s²)

 

Answer 1

【答案】

（1）t=0.4s电流方向为B到A（2）S=0.36m

【解析】

试题分析：（1）金属棒从QQˊ处运动PPˊ处的过程没有感应电流，之后有感应电流，

x=gsinθ t²              2分

t=0.4s                   1分

电流方向为B到A       1分

（2）E= S=0.24V       1分

I= =1.2A          1分

当金属棒到达PPˊ处时，磁感应强度B=0.2－0.8×0.4=－0.12T       1分

当F_安 =mgcosθ 金属棒将离开导轨           1分

F_安 =BˊIL                              1分

－Bˊ=0.2－0.8×tˊ                       1分

S+x=gsinθ tˊ²                          1分

S=0.36m                               1分

考点：考查了导体切割磁感线运动

点评：做此类型题目的关键是安培力，安培力是将电磁与力联系起来