Question

（2010?宁夏）如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场．一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直．让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E₁，下落距离为0.8R时电动势大小为E₂．忽略涡流损耗和边缘效应．关于E₁、E₂的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是（　　）

A．E₁＞E₂，a端为正

B．E₁＞E₂，b端为正

C．E₁＜E₂，a端为正

D．E₁＜E₂，b端为正

Answer 1

分析：根据题意分析知道由铜棒下落，切割磁感线产生感应电动势．
由于下落距离不同，根据磁感线的分布求出铜棒切割磁感线时的有效长度．
再根据E=BLv进行对比．
最后根据右手定则判断出电流方向，根据电源内部电流方向特点找出电源的正负极．

解答：解：根据法拉第电磁感应定律：E=BLv，如下图，


L₁=2

R2-(0.2R)2

=2

0.96

R，
L₂=2

R2-(0.8R)2

=2

0.36

R，
又根据v=

2gh

，v₁=

2g?0.2R

=2

R

，
v₂=

2g?0.8R

=4

R

，
所以E₁=4

0.96R

BR，
E₂=8

0.36R

BR=4

0.36×4R

BR，
所以E₁＜E₂．
再根据右手定则判定电流方向从a到b，在电源内部电流时从电源负极流向正极，
故D正确．

点评：由于铜棒切割磁感线时没有形成回路，所以铜棒做的是自由下落．
对于电源而言，电源内部电流是从电源负极流向正极．