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如图1-3-19所示,两根平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向垂直于导轨平面,两导轨间距为L,左端连一电阻R,右端连一电容器C,其余电阻不计.长为2L的导体棒ab从图中实线位置开始,以a为圆心沿顺时针方向的角速度ω匀速转动,转90°的过程中,通过电阻R的电荷量为多少?

1-3-19

解析:以a为圆心转动90°的过程可分为两个阶段:第一个阶段是导体棒与导轨接触的过程;第二个阶段是导体棒转动60°,b端离开导轨以后.

第一个阶段导体棒切割磁感线产生感应电动势,因为切割磁感线的有效长度发生变化,所以电动势是改变的,该过程中通过电阻R的电荷量可用平均电动势来求出,该过程中相当于电源的导体棒还给电容器C充电,充电的最大电压为导体棒的有效长度最长时.

平均电动势E1=,ΔΦ=BΔS=BL2,这一过程通过R的电荷量q1=.

第二个阶段,电容器要对电阻放电,电容器所充的最大电荷量完全通过电阻放完.电容器充电的最大电压为导体棒转60°时的瞬时电动势,根据旋转切割的知识有E2=B(2L)2ω,此时电容器的充电电荷量为q2=CE2=2BL2Cω.

整个过程通过电阻R的总的电荷量为Q=q1+q2=+2BL2Cω.

答案: +2BL2

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图1-3-19

A.EaEb                                        B.EaEOEb

C.EcEd                                        D.EcEOEd

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图4-3-19

(1)要保证列车能安全通过圆轨道,则斜轨高度至少为多少?

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图12-3-19

A.2 J             B.1.5 J                  C.3 J                     D.4.5 J

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图1-3-19

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