水平面内固定一U形光滑金属导轨,轨道宽d=2m,导轨的左端接有R=0.3Ω的电阻,导轨上放一阻值为R0=0.1Ω,m=0.1kg的导体棒ab,其余电阻不计,导体棒ab用水平轻线通过定滑轮连接处于水平地面上质量M=0.3kg的重物,空间有竖直向上的匀强磁场,如图所示.已知t=0时,B=1T,l=1m,此时重物上方的连线刚刚被拉直.从t=0开始,磁场以△B△t=0.1T/s均匀增加,取g=10m/s2.求:(1)通过电阻R的电流大小和方向(2)经过多长时间t物体才被拉离地面.

问题描述:

水平面内固定一U形光滑金属导轨,轨道宽d=2m,导轨的左端接有R=0.3Ω的电阻,导轨上放一阻值为R0=0.1Ω,m=0.1kg的导体棒ab,其余电阻不计,导体棒ab用水平轻线通过定滑轮连接处于水平地面上质量M=0.3kg的重物,空间有竖直向上的匀强磁场,如图所示.已知t=0时,B=1T,l=1m,此时重物上方的连线刚刚被拉直.从t=0开始,磁场以

△B
△t
=0.1T/s均匀增加,取g=10m/s2.求:

(1)通过电阻R的电流大小和方向
(2)经过多长时间t物体才被拉离地面.

(1)由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势E=

△φ
△t
=S
△B
△t

由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流     I=
E
R0+R

代入数据得:I=0.5 A                                   
由楞次定则判定,电流的方向从d到c                                      
(2)在t时磁感应强度为   B′=B+
△B
△t
•t

此时安培力为 F=B′ILab ④
物体被拉动的临界条件为   F=Mg  ⑤
由①②③④⑤式并代入数据得   t=20 s    
所以经过t=20 s物体能被拉动.
答:(1)通过电阻R的电流大小为0.5A,方向从d到c
(2)经过20s物体才被拉离地面.
答案解析:(1)由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势,由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流,楞次定则判定电流方向.
(2)物体被拉动的临界条件为F=Mg;求得对应电流时时间.
考试点:A:导体切割磁感线时的感应电动势 B:电磁感应中的能量转化
知识点:本题是综合性较强的题目,要根据题意逐步列式求解,会分析物体被拉离的条件,用好电磁感应定律的知识点,特别是磁场B随时间变化时的表达式.