综合题20.0分
物理

图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在垂直于导轨所在平面(纸面)的匀强磁场中(图中未画出)。导轨的a1b1、a2b2、c1d1、c2d2段均竖直。MN、PQ分别为两根粗细均匀的金属细杆,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触,MN通过一细线悬挂在力传感器下,t=0时PQ在竖直向上的外力T作用下从图(a)中所示位置由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动,力传感器记录的拉力随时间变化的图像如图(b)所示。已知匀强磁场的磁感强度为B=1T,a1b1与a2b2间距离与两细杆的长度均为L1=0.5m, MN、PQ的电阻均为R=5Ω,回路中其它部分的电阻不计,重力加速度g取10m/s2

30.求:金属杆PQ运动的加速度a

31.求:c1d1与c2d2间的距离L2

32. 求0~1.0s内通过MN的电量q

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

金属杆PQ运动的加速度a是8m/s2

解析

0~1.0s内MN始终静止,力传感器的示数为F= m1g- FA1,其中FA1为MN受到的安培力,也即PQ受到的安培力大小

0~0.5s内,FA1BIL1t即为图像的斜率

由图(b)可知=0.2N/s,可求出a=8 m/s2

考查方向

本题主要考查了导体切割磁感线时的感应电动势;安培力。   

解题思路

本题是复杂的电磁感应现象,推导安培力的表达式和感应电量的表达式是解题的关键,同时要抓住两棒所受的安培力大小相等,建立两棒之间的联系,运用电磁感应与力学规律进行解题.

易错点

弄清回路中的电流方向和安培力的方向

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

a1b1与a2b2间的距离L2是0.0714m

解析

0.5~1.0s内FA2BIʹL1t

由图(b)可知=0.05 N/s,可求出L2m≈0.0714m

考查方向

本题主要考查了导体切割磁感线时的感应电动势;安培力。   

解题思路

本题是复杂的电磁感应现象,推导安培力的表达式和感应电量的表达式是解题的关键,同时要抓住两棒所受的安培力大小相等,建立两棒之间的联系,运用电磁感应与力学规律进行解题。

易错点

弄清回路中的电流方向和安培力的方向

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

0~1.0s内通过MN的电量q是0.0875C

解析

0~0.5s内PQ运动的位移是x1at2=3m,扫过的面积为L1x1

+

考查方向

本题主要考查了导体切割磁感线时的感应电动势;安培力。   

解题思路

本题是复杂的电磁感应现象,推导安培力的表达式和感应电量的表达式是解题的关键,同时要抓住两棒所受的安培力大小相等,建立两棒之间的联系,运用电磁感应与力学规律进行解题.

易错点

弄清回路中的电流方向和安培力的方向