如圖*所示,光滑絕緣水平面上,磁感應強度B=2T的勻強磁場以虛線MN為左邊界,MN的左側有一質量m=0.1kg...
問題詳情:
如圖*所示,光滑絕緣水平面上,磁感應強度B=2T的勻強磁場以虛線MN為左邊界,MN的左側有一質量m=0.1kg,bc邊長L1=0.2m,電阻R=2Ω的矩形線圈abcd。t=0時,用一恆定拉力F拉線圈,使其由靜止開始向右做勻加速運動,經過時間1 s,線圈的bc邊到達磁場邊界MN,此時立即將拉力F改為變力,又經過1s,線圈恰好完全進入磁場。整個運動過程中,線圈中感應電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示.求:
(1)求線圈bc邊剛進入磁場時的速度v1;
(2)寫出第2 s內變力F隨時間t變化的關係式;
(3)若從開始運動到線圈完全進入磁場,線圈中產生的熱量為0.0875J,求此過程拉力所做的功。
【回答】
(1)由圖乙可知,線圈剛進入磁場時的感應電流I1=0.1A,
由及得
(2)由圖乙知,在第2s時間內,線圈中的電流隨時間均勻增加,線圈中的速度隨時間均勻增加,線圈所受安培力隨時間均勻增加,且大小F安=BIL1=(0.08t-0.04) N
t=2 s時線圈的速度v2==1.5 m/s
線圈在第2 s時間內的加速度a2==1 m/s2
由牛頓定律得F=F安+ma2=(0.08t+0.06) N.
(3)ad邊進入磁場前瞬間感應電流 I2=0.3A,
時線圈的速度
由能量守恆可知
知識點:專題八 電磁感應
題型:綜合題
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