Question

如圖所示，平行光滑導(dǎo)軌OPQ、OˊPˊQˊ相距L=0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=53°角，OP段和OˊPˊ段是導(dǎo)電的，PQ段和PˊQˊ段是絕緣的，在P和Pˊ處固定一個“∩”形導(dǎo)體框abcd，導(dǎo)體框平面與導(dǎo)軌面垂直，面積S=0.3m²�？臻g存在變化的勻強磁場，方向與導(dǎo)軌平行，與線圈abcd垂直。質(zhì)量為m=0.02kg、電阻R=0.2Ω的金屬棒AB放在兩導(dǎo)軌上QQˊ處，與PPˊ的距離x=0.64m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。t=0時刻，從QQˊ無初速度釋放金屬棒AB，此時磁場方向沿導(dǎo)軌向上（規(guī)定為正方向），磁感應(yīng)強度B的變化規(guī)律為B=0.2－0.8t（T）。除金屬棒AB外，不計其它電阻。求：

（1）經(jīng)過多長時間，金屬棒AB中有感應(yīng)電流？感應(yīng)電流的方向如何？
（2）假設(shè)OP段和OˊPˊ段的導(dǎo)軌足夠長，金屬棒AB在OP段和OˊPˊ段的導(dǎo)軌上能滑行多遠(yuǎn)？（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s²)

Answer 1

(1) 0.4s;電流方向為 B到A    (2) 0.36m

解析試題分析：（1）金屬棒從QQˊ處運動PPˊ處的過程沒有感應(yīng)電流，之后有感應(yīng)電流，
x=gsinθ t²          
t=0.4s                
電流方向為 B到A    
（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E= S=0.24V    
I= =1.2A       
當(dāng)金屬棒到達(dá)PPˊ處時，磁感應(yīng)強度B=0.2－0.8×0.4=－0.12T 此時金屬棒受到垂直導(dǎo)軌向上的安培力作用 ，當(dāng)F_安 =mgcosθ 金屬棒將離開導(dǎo)軌        
F_安 =BˊIL                           
Bˊ=0.2－0.8×tˊ                    
S+x=gsinθ tˊ²                       
聯(lián)立解得S=0.36m       
考點：此題考查學(xué)生綜合分析解決物理問題的能力，所考查的知識點有牛頓定律及法拉第電磁感應(yīng)定律等內(nèi)容。