(2013•天津模拟)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面成θ=30°角放置,一个磁感应强度B=1.00
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解题思路:(1)根据法拉第电磁感应定律,求出感应电动势的平均值,由电量与电流的关系式q=.I△t求解在0.4s时间内,通过金属棒ab截面的电荷量.(2)根据数据可知,匀速直线运动的时间,从而求出匀速运动的速度,结合安培力的表达式,闭合电路欧姆定律与感应电动势的表达式,即可求解金属棒的质量;(3)根据棒在下滑过程中,克服安培力做的功等于回路的焦耳热,由能量转化与守恒定律,即可求解在0.7s时间内,整个回路产生的热量.

(1)根据法拉第电磁感应定律得:感应电动势的平均值

.

E=[△Φ/△t]=[BL•x/△t]

感应电流的平均值

.

I=

.

E

r+R

电荷量 q=

.

I•△t=[BLx/R+r]

由表中数据可知 x=0.27m

∴q=[BLx/R+r]=[1×0.4×0.27/0.3+0.1]C=0.27C;

(2)由表中数据可知,0.3s后棒作匀速运动的速度为:v=[△x/△t]=[0.1/0.1]=1m/s

由mgsinθ-F=0;

安培力表达式:F=BIL;

由闭合电路欧姆定律得:I=[E/R+r];

感应电动势为:E=BLv;

联立得,m=

B2L2v

(R+r)gsinθ=

12×0.42×1

0.4×10×sin30°=0.08kg;

(3)棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克服安培力做的功等于回路的焦耳热.则:

mgsin30°•x7-Q=

1

2mv2-0

得:Q=mgsin30°•x7-

1

2mv2=0.08×10×0.57×0.5-

1

2×0.08×12=0.416J

答:

(1)在0.4s时间内,通过金属棒ab截面的电荷量为0.27C.

(2)金属棒的质量为0.08C.

(3)在0.7s时间内,整个回路产生的热量为0.416J.

点评:

本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;电磁感应中的能量转化.

考点点评: 本题是电磁感应中的力平衡问题,关键在于推导感应电荷量和安培力的计算式.并能读懂表格反映的运动情况.

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