Question

如圖所示，固定的“U”型金屬框水平放置，導(dǎo)體棒ab與框架的兩臂垂直放置，ab與框架構(gòu)成邊長(zhǎng)L的正方形回路，整個(gè)回路的電阻R=2Ω．質(zhì)量m=1kg的物體c置于水平地面上，并通過輕繩繞過定滑輪與ab相連，垂直導(dǎo)軌方向存在豎直向l的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律為B=2t，測(cè)得物體c對(duì)地面的壓力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示，不考慮一切摩擦，取g=10m/s²．求
（1）ab棒中感應(yīng)電流的方向；
（2）導(dǎo)軌寬度L．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)物體c對(duì)地面的壓力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律可知，隨著磁場(chǎng)的變化，安培力漸漸增大，且方向向右；由左手定則可知感應(yīng)電流的方向．
（2）根據(jù)磁場(chǎng)的變化結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律可求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，再由閉合電路的歐姆定律可求出感應(yīng)電流的大小，由第5秒時(shí)，安培力等于重力，從而求出棒受到的安培力大小，進(jìn)而得出導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度．

解答：解：（1）根據(jù)題意，壓力漸漸變小，則安培力漸漸變大，且方向水平向右；由左手定則可確定感應(yīng)電流方向由b指向a；
（2）由于磁場(chǎng)的變化率為  

△B

△t

=k=2 
再由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：E=

△?

△t

=

△B

△t

S=kl2
回路中的感應(yīng)電流：I=

E

R

=

kl2

R

則ab 棒受到的安培力為：F=BIL═kt×

kl2

R

=

k2l3t

R

而t=5s時(shí)，安培力大小等于物體c的重力，即為10N，
則有

k2l3t

R

=10
解之得：L=1m
答：（1）ab棒中感應(yīng)電流的方向由b指向a；
（2）導(dǎo)軌寬度L為1m．

點(diǎn)評(píng)：考查法拉第電磁感應(yīng)定律、左手定則、閉合電路歐姆定律及安培力的大小公式，同時(shí)注意要會(huì)從圖中讀取有價(jià)信息，比如：當(dāng)壓力在5秒時(shí)為零，則說明安培力正好等于重力．