如图所示,一根电阻为R的电阻丝做成一个半径为r的圆形线框,竖直放置在水平匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁感应强度为

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  • 解题思路:(1)棒下落距离为[1/2]r时,棒切割磁感线产生感应电动势,根据几何知识求出棒的有效切割长度,即可求出感应电动势,由欧姆定律求出电流,由右手定则判断出电流方向;

    (2)由欧姆定律和安培力公式结合求出安培力,根据牛顿第二定律可求得加速度.

    (3)从开始下落到经过圆心的过程中线框中,棒的重力势能减小转化为棒的动能和内能,根据能量守恒定律求出热量Q.

    (1)由右手定则得,金属棒中的感应电流方向为:水平向右,

    接入电路中的导体棒产生的感应电动势:E=BLv=

    3Brv1

    此时电路的总电阻:R′=[2/9]R,

    电流:I=[E/R′]=

    9

    3Brv1

    2R;

    (2)金属棒上的安培力:F=BIL=BI•

    3r=

    27B2r2v1

    2R,

    由牛顿第二定律得:mg-F=ma,解得:a=g-

    27B2r2v1

    3mR;

    (3)金属棒上的安培力:F′=BIL=

    B2(2r)2v2

    1

    4R=

    16B2r2v2

    R,

    线框的发热功率:P=PA=F′v2=

    16B2r2

    v22

    R;

    答:(1)金属棒下落距离为[r/2]时,金属棒中感应电流的大小为

    9

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率.

    考点点评: 对于电磁感应问题,常常从两个角度研究:一是力的角度,关键是安培力的分析和计算;二是能量的角度,根据能量守恒定律研究.

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