如圖甲所示,平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,導(dǎo)軌間距為L=1m,上端接有電阻R1=3Ω,下端接有電阻R2=6Ω,虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場.現(xiàn)將質(zhì)量m=0.1 kg、電阻不計的金屬桿ab,從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放,桿下落0.2 m過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸,加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示. 求:
(1)磁感應(yīng)強度B;
(2)桿下落0.2 m過程中通過電阻R2的電荷量q.
參考解答:
(1)由圖象知,桿自由下落距離是0.05 m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣?i>g=10 m/s2,則桿進(jìn)入磁場時的速度v==1 m/s (2分)
由圖象知,桿進(jìn)入磁場時加速度a=-g=-10 m/s2 (1分)
由牛頓第二定律得mg-F安=ma (2分)
回路中的電動勢E=BLv (1分)
桿中的電流I= (1分)
R并= (2分)
F安=BIL= (1分)
得B= =2 T. (1分)
(2)桿在磁場中運動產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢=
(2分)
桿中的平均電流=
(2分)
通過桿的電荷量Q=·Δt (2分)
通過R2的電荷量q=Q=0.05 C. (1分)
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