如圖*所示,空間存在一有界勻強磁場,磁場的左邊界如虛線所示,虛線右側範圍足夠大,磁場方向豎直向下.在光滑絕緣水...
問題詳情:
如圖*所示,空間存在一有界勻強磁場,磁場的左邊界如虛線所示,虛線右側範圍足夠大,磁場方向豎直向下.在光滑絕緣水平面內有一長方形金屬線框,ab邊長為L=0.2m.線框質量m=0.1kg、電阻R=0.1Ω,在水平向右的外力F作用下,以初速度v0=1m/s一直做勻加速直線運動,外力F大小隨時間t變化的圖線如圖乙所示.以線框右邊剛進入磁場時開始計時,求:
(1)勻強磁場的磁感應強度B;
(2)線框進入磁場的過程中,通過線框的電荷量q;
(3)若線框進入磁場過程中F做功為WF=0.27J,求在此過程中線框產生的焦耳熱Q.
【回答】
考點: 導體切割磁感線時的感應電動勢;閉合電路的歐姆定律;焦耳定律.
專題: 電磁感應與電路結合.
分析: (1)由圖象知力和時間,根據歐姆定律和牛頓運動定律列式求解;
(2)根據q=It結合歐姆定律求解;
(3)根據功能關係得:WF=Q+△EK求解.
解答: 解:
(1)由圖象分析可知:
當t=0時刻,
力F0=BI0L+ma=0.3N
此時電流
當t=0.5s時刻,
力F1=BI1L+ma=0.4N
此時電流
當t=0.5s後,力F2=ma=0.2N
聯立方程並求解得:B=0.5T,v1=2m/s
(2)根據題意:
平均電流
平均電動勢
磁通量的變化量△Φ=B△S
面積變化量
代入資料並整理得:q=0.75c
(3)根據功能關係得:WF=Q+△EK
動能增量
整理得:Q=0.12J
答:(1)勻強磁場的磁感應強度B為0.5T;
(2)線框進入磁場的過程中,通過線框的電荷量q為0.75C;
(3)若線框進入磁場過程中F做功為WF=0.27J,求在此過程中線框產生的焦耳熱Q為0.12J.
點評: 本題考查了求磁感應強度、電荷量與焦耳熱,分析清楚線框的運動過程,應用安培力公式、牛頓第二定律、運動學公式、法拉第電磁感應定律、能量守恆定律即可正確解題
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:計算題
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