实验操作 1.闭合开关S瞬间 2.在开关S闭合的情况下，滑动变阻器的触头向右滑动时 3.在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时 4.在开关S闭合的情况下，将线圈A中的软铁棒抽出时 电流表的表针偏向 表针向右摆动
解析 在开关S闭合的情况下，滑动变阻器的触头向右滑动时，阻值变大，电路中的电流变小，线圈A中电流产生的磁场减弱，通过线圈C中的磁通量减小，表针向右摆动，反之，磁通量增加时，表针向左摆动。闭合开关S瞬间，通过线圈C的磁通量增加，表针向左摆动；在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时，通过线圈C的磁通量减少，表针向右摆动；在开关S闭合的情况下，将线圈A中的软铁棒抽出时，通过线圈C的磁通量减少，表针向右摆动。
答案 表针向左摆 表针向右摆 表针向右摆
22．(8分)如图所示是某正弦交变电流的图象，根据图象求其峰值、周期和角速度，并写出交变电流的瞬时值表达式。
2π
解析 由题图可知，交变电流的周期为T＝0.02 s，角速度为ω＝＝100π rad/s
T故其瞬时值表达式为i＝Imsin (100πt) A 当t＝0.002 5 s时，i＝1.414 A
所以Imsin (100π×0.002 5)＝1.414 A，解得Im＝2 A 所以i＝2sin (100πt) A
6
答案 2 A 0.02 s 100π rad/s i＝2sin (100πt) A
23．(12分)如图甲所示，两根光滑固定导轨相距0.4 m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd。棒cd的质量为0.01 kg，长为0.2 m，处于磁感应强度为B0＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里。相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。在t＝0时刻，质量为0.02 kg、阻值为0.3 Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2 m高度处，由静止开放释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t2时刻从下边界JK离
开磁场，g取10 m/s2
。求：
(1)在0～t1时间内，电路中感应电动势的大小；
(2)在t1～t2时间内，棒cd受到细导线的总拉力为多大； (3)棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热。 解析 (1)对棒ab自由下落过程，有t1＝2hg＝0.2 s
磁感应强度的变化率为ΔB0.5
Δt＝0.2 T/s＝2.5 T/s
由法拉第电磁感应定律得，0～t1时间内感应电动势
EΔΦΔ1＝
Δt＝BΔtLabh 联立以上各式并代入数据可得E1＝0.2 V
(2)由棒ab匀速进入磁场区域可知BI2Lab＝mabg 代入数据，可解得I2＝1 A
在t1～t2时间内，对棒cd受力分析，可得 FT＝mcdg＋B0I2Lcd
代入数据，可解得FT＝0.2 N
(3)棒ab刚进入磁场时的速度为v＝gt1＝2 m/s
棒ab刚进入磁场后的感应电动势为E2＝BLabv＝0.4 V 则RE2cd＝I－Rab＝0.1 Ω
2
在0～tE1
1时间内，感应电流为I1＝Rab＋R＝0.5 A
cd 7
棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热
h2
Qcd＝Q1＋Q2＝I21Rcdt1＋I2Rcd＝0.015 J。
v答案 (1)0.2 V (2)0.2 N (3)0.015 J
8