Question

【題目】電磁驅(qū)動(dòng)在軍事、科研和生活中有著廣泛的應(yīng)用，某一驅(qū)動(dòng)裝置的原理圖如圖所示，正方形線圈ABCD的兩個(gè)接線端分別于水平放置的金屬導(dǎo)軌相連接．線圈內(nèi)有垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的規(guī)律為平行導(dǎo)軌間距，其間有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度，質(zhì)量的導(dǎo)體棒PQ垂直導(dǎo)軌放置，且與導(dǎo)軌接觸良好．已知線圈的邊長(zhǎng)、匝數(shù)、電阻，導(dǎo)體棒的電阻，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2，其余電阻不計(jì)．求：

（1）導(dǎo)體棒PQ靜止時(shí)，兩端的電壓U

（2）導(dǎo)體棒PQ剛能滑動(dòng)時(shí)，k的取值和線圈的熱功率P

（3）導(dǎo)體棒PQ最終以速度v=5m/s向右勻速滑動(dòng)，在的一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)PQ的電荷量q和磁場(chǎng)釋放的磁場(chǎng)能E

Answer 1

【答案】（1）0.6V；（2）；0.16W；（3）；3.28J

【解析】

（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

得

又

PQ兩端的電壓

（2）導(dǎo)體棒PQ剛能滑動(dòng)時(shí)，根據(jù)平衡條件

由閉合電路歐姆定律

聯(lián)立解得

線圈的熱功率

（3）導(dǎo)體棒PQ最終以速度向右勻速滑動(dòng)，電流同（2）

通過(guò)PQ的電荷量

磁場(chǎng)釋放的磁場(chǎng)能