(07。广东物理卷)如图(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t),如图(b)所示,两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路。从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧底端。设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g。
(1)问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?
(2)求0到时间t0内,回路中感应电流产生的焦耳热量。
(3)探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向。
(1)感应电流的大小和方向均不发生改变,因为金属棒滑到圆弧任意位置时,回路中磁通量的变化率相(2) (3)Ⅰ。当
,I=0;
Ⅱ。当,
,方向为a→b;
Ⅲ。当,
,方向为b→a。
本题考查了考生对电磁学、力学基本规律的认识和理解。
(1)感应电流的大小和方向均不发生改变,因为金属棒滑到圆弧任意位置时,回路中磁通量的变化率相同。
(2)0到时间t0内,设回路中感应电动势大小为E0,感应电流为I,感应电流产生的焦耳热为Q,由法拉第电磁感应定律:E0==L2
。根据闭合电路欧姆定律: I=
,由焦耳定律及以上两式有:Q = I 2R t0=
。
(3)设金属棒进入磁场B0一瞬间的速度为v。金属棒在圆弧下滑的过程中,机械能守恒:。在很短时间△t内,根据法拉第电磁感应定律,金属棒进入磁场B0瞬间的感应电动势为E,则: E=
,
=v
。由闭合电路欧姆定律及以上两式,求得感应电流:
。
根据上式讨论:
Ⅰ。当,I=0;
Ⅱ。当,
,方向为a→b;
Ⅲ。当,
,方向为b→a。
失分陷阱 分析在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向容易出错。
科目:高中物理 来源: 题型:
(07年广东卷) 带电粒子的荷质比是一个重要的物理量。某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的荷质比,实验装置如图所示。
①他们的主要实验步骤如下:
A、首先在两极板M1M2之间不加任何电场、磁场,开启阴极射线管电源,发射的电子从两极板中央通过,在荧幕的正中心处观察到一个亮点;
B、在M1M2两极板间加合适的电场:加极性如图所示的电压,并逐步调节增大,使荧幕上的亮点逐渐向荧幕下方偏移,直到荧幕上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压为U。请问本步骤目的是什么?
C、保持步骤B中的电压U不变,对M1M2区域加一个大小、方向合适的磁场B,使荧幕正中心重现亮点,试问外加磁场的方向如何?
②根据上述实验步骤,同学们正确推算处电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为。一位同学说,这表明电子的荷质比将由外加电压决定,外加电压越大则电子的荷质比越大,你认为他的说法正确吗?为什么?
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科目:高中物理 来源: 题型:
(07。广东物理卷)如图(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t),如图(b)所示,两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路。从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧底端。设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g。
(1)问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?
(2)求0到时间t0内,回路中感应电流产生的焦耳热量。
(3)探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向。
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