(17分)如图所示,3条平行导轨MN、CD、EF在同一平面内,MN与CD相距
(17分)如图所示,3条平行导轨MN、CD、EF在同一平面内,MN与CD相距为d1=8.3cm,CD与EF相距为d2=20.0cm,导轨及导体杆电阻忽略不计,M、E间连接电阻R1=10Ω,N、D间连接电阻R2=20Ω,导体杆ab横跨在3条导轨上,与3条导轨垂直且接触良好,杆的a端到EF的接触点b间的距离l=40.0cm。空间充满匀强磁场,磁感应强度大小B=0.5T,方向如图示。

(1)若导体在匀强磁场中匀速向右运动,速度大小v=4.0m/s,求通过电阻R1、R2的电流大小。
(2)若导体杆以b为轴,在导轨所在平面内沿顺时针方向转动90°角(导轨MN和CD都足够长),求此过程中向上和向下通过电阻R1、R2的电荷量分别为多少。
解析:
(1)
(2分)
(2分)
(2)在穿过闭合电路的磁通量发生变化的过程中,磁感应电动势的平均值为
感应电流的平均值为
(2分)
通过电路某截面的总电量
(2分)
在a端转至与MN相交之前,功过电阻R1、R2的电流方向都向下,流过它们的电量分别是
(2分)
在a端从与MN相交转至与CD相交的过程中,电阻R1、R2串联,通过电阻R1的电流方向仍向下,而通过R2电阻的电流方向向上。流过它们的电量相等,是
(2分)
对电阻R1来说,两阶段电流方向相同,均向下,所以
向上通过R1的电量为0(1分)
故:向上通过R1的电量为0,向下通过R1的电量为2.24×10-3C
向上通过R2的电量为2.4×10-4C,向下通过R2的电量为5×10-4C