Question

如圖甲所示，電阻不計、間隔距為l的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，阻值為R的導(dǎo)體棒ab固定連接在導(dǎo)軌左端，另一阻值也為R的導(dǎo)體棒ef垂直旋轉(zhuǎn)在導(dǎo)軌上，ef與導(dǎo)軌接觸良好并可在導(dǎo)軌上無摩擦移動�，F(xiàn)有一根輕桿一端固定中ef中中斷過程，另一端固定于墻上；輕桿與導(dǎo)軌保持平行，ef、ab兩棒之間距離為d。若整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中，且從某一時刻開始，磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖乙所示的方式變化。
（1）求0 ~ t₀時間內(nèi)流過導(dǎo)體棒ef的電流大小和方向；
（2）求t₀ ~ 2t₀時間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量；
（3）分別寫出0 ~ t₀、t₀ ~ 2t₀時間內(nèi)輕桿受力F隨時間t 變化的函數(shù)關(guān)系式，求出2t₀時刻輕桿受力F的大小和方向。

Answer 1

（1）I₁ = 電流方向為e→ f 
（2）Q =
（3）F =，方向為向左的拉力

（1）在0 ~ t₀時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的變化率=
產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小不E₁ =
流過導(dǎo)體棒ef的電流大小I₁ =     （4分）
由楞次定律可判斷電流方向為e→f             （1分）
（2）在t₀ ~ 2t₀時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的變化率
產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小E₂ =
流過導(dǎo)體棒ef的電流大小I₂ = （4分）
t₀ ~ 2t₀時間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量Q =    （2分）
（3）在0 ~ t₀時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系為
輕桿受力F = B₁I₁l
0 ~ t₀時間內(nèi)輕桿受力F隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系式     F₁ =
在t₀ ~ 2t₀時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系為
B₂ =  輕桿受力F = B₂I₂l 
t₀ ~ 2t₀時間內(nèi)輕桿受力F隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系式   F₂ =
在2t₀時刻輕桿受力F的大小為F =，方向為向左的拉力（3分）