- 电磁感应
- 共4515题
如图所示,水平面内两根光滑的足够长平行金属导轨的左端与电阻R相连接,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,一金属棒垂直于导轨放置并与导轨接触良好.若对金属棒施加一个水平向右的外力F,使金属棒从a位置由静止开始向右做匀加速运动,若导轨与金属棒的电阻不计,金属棒产生的电动势为E,通过电阻R的电量为q、电阻R消耗的功率为P,则下列图象正确的是( )
正确答案
解析
解:A、金属棒做匀加速运动,t时刻金属棒的速度为 v=at,感应电动势为 E=BLv=BLat,则知E∝t,E-t图象应是过原点的倾斜直线,故A错误.
B、根据感应电荷量公式 q==
=
∝t2;q-t图象是开口向上的抛物线,故B错误.
C、电阻R消耗的功率 P==
∝t2;P-t图象是开口向上的抛物线,故C正确.
D、根据牛顿第二定律得:F-F安=ma,又F安==
,联立得:F=
+ma,根据数学知识可知F-t图象是向上倾斜的直线,故D错误.
故选:C.
在如下情况中,求出金属杆ab上的感应电动势ε,回答两端的电势高低.
(1)ab杆沿轨道下滑到速度为v时(图甲),ε=______,______端电势高.(图中α、B、l均为已知)
(2)ab杆绕a端以角速度ω匀速转动时(图乙),ε=______,______端电势高.(图中B、l均为已知)
正确答案
BLvcosa
a
BL2ω
a
解析
解:(1)由图示可知,θ为B与v间的夹角,感应电动势:E=BLvcosα,
由右手定则可知,感应电流由b流向a,在电源内部,电流由低电势点流向高电势点,则a点电势高;
(2)ab杆绕a端以角速度ω匀速转动时(图乙),ε=BL=BL
=
ω
根据右手定则判断可知a端电势高.
故答案为:
(1)BLvcosa,a
(2)BL2ω,a
如图所示,两根半径为r的
圆弧轨道间距为L,其顶端a、b与圆心处等高,轨道光滑且电阻不计,在其上端连有一阻值为R的电阻,整个装置处于辐向磁场中,圆弧轨道所在处的磁感应强度大小均为B.将一根长度稍大于L、质量为m、电阻为R0的金属棒从轨道顶端ab处由静止释放.已知当金属棒到达如图所示的cd位置(金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为θ)时,金属棒的速度达到最大;当金属棒到达轨道底端ef时,对轨道的压力为1.5mg.求:
(1)当金属棒的速度最大时,流经电阻R的电流大小和方向;
(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R上产生的热量.
(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻R的电量.
正确答案
解:(1)金属棒速度最大时,在轨道切线方向所受合力为0,则有:
mgcosθ=BIL
解得:I=,流经R的电流方向为a→R→b.
(2)在轨道最低点时,由牛顿第二定律得:N-mg=m
据题有:N=1.5mg
由能量转化和守恒得:Q=mgr-=
mgr
电阻R上发热量为:QR=Q=
(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中,穿过回路的磁通量变化量为:
△Φ=BS=B•L•=
平均电动势为:=
,
平均电流为:=
则流经电阻R的电量:q=t=
=
答:(1)当金属棒的速度最大时,流经电阻R的电流大小为,流经R的电流方向为a→R→b.
(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R上产生的热量为.
(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻R的电量为.
解析
解:(1)金属棒速度最大时,在轨道切线方向所受合力为0,则有:
mgcosθ=BIL
解得:I=,流经R的电流方向为a→R→b.
(2)在轨道最低点时,由牛顿第二定律得:N-mg=m
据题有:N=1.5mg
由能量转化和守恒得:Q=mgr-=
mgr
电阻R上发热量为:QR=Q=
(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中,穿过回路的磁通量变化量为:
△Φ=BS=B•L•=
平均电动势为:=
,
平均电流为:=
则流经电阻R的电量:q=t=
=
答:(1)当金属棒的速度最大时,流经电阻R的电流大小为,流经R的电流方向为a→R→b.
(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R上产生的热量为.
(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻R的电量为.
把一线框从一匀强磁场中匀速拉出,如图所示.第一次拉出的速率是 v,第二次拉出速率是 2v,其它条件不变,则前后两次拉力大小之比是______,通过导线截面的电量之比是______.
正确答案
1:2
1:1
解析
解:设线框切割磁感线的宽为L,另一个长为L′,
线框受到的安培力:FB=BIL=BL=
线框匀速运动,由平衡条件得:拉力F=FB=
则拉力与速度v成正比,则拉力之比为1:2
感应电荷量:q=I△t=△t=
=
,则通过导线截面的电量之比是:1:1.
故答案为:1:2,1:1.
如图所示,光滑水平面上有正方形金属线框abcd,边长为L、电阻为R、质量为m.虚线PP’和QQ’之间有一竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,宽度为H,且H>L.线框在恒力F0作用下由静止开始向磁场区域运动,cd边运动S后进入磁场,ab边进入磁场前某时刻,线框已经达到平衡状态.当cd边到达QQ’时,撤去恒力F0,重新施加外力F,使得线框做加速度大小为F0/m的匀减速运动,最终离开磁场.
(1)cd边刚进入磁场时cd两端的电势差;
(2)cd边从进入磁场到QQ’这个过程中安培力做的总功;
(3)写出线框离开磁场的过程中,F随时间t变化的关系式.
正确答案
解:(1)线圈进入磁场前线圈做匀加速运动,牛顿第二定律和速度公式加速度为 a=
cd刚进入磁场时速度为 v=at
而线圈通过的位移s=
解得,v=
cd边刚进入磁场时产生的感应电动势 E=BLv
此时cd边的电势差U=
联立以上各式得 U=.
(2)进入磁场后达到平衡时,设此时速度为v1,则有F0=BIL=
得v1=
根据动能定理得 F0(H+s)+W安=
W安=-F0(L+s)+
(3)平衡后到开始离开磁场时,设线圈开始离开磁场时速度为v2
F0(H-L)=mv22-
mv12
解得,v2=
此时的安培力>ma
所以,离开磁场-F=ma
而v=v2-at,
代入v2 得F=-F0-
答:
(1)cd边刚进入磁场时cd两端的电势差为.;
(2)cd边从进入磁场到QQ’这个过程中安培力做的总功为-F0(H+s)+;
(3)写出线框离开磁场的过程中,F随时间t变化的关系式为-F0-
.
解析
解:(1)线圈进入磁场前线圈做匀加速运动,牛顿第二定律和速度公式加速度为 a=
cd刚进入磁场时速度为 v=at
而线圈通过的位移s=
解得,v=
cd边刚进入磁场时产生的感应电动势 E=BLv
此时cd边的电势差U=
联立以上各式得 U=.
(2)进入磁场后达到平衡时,设此时速度为v1,则有F0=BIL=
得v1=
根据动能定理得 F0(H+s)+W安=
W安=-F0(L+s)+
(3)平衡后到开始离开磁场时,设线圈开始离开磁场时速度为v2
F0(H-L)=mv22-
mv12
解得,v2=
此时的安培力>ma
所以,离开磁场-F=ma
而v=v2-at,
代入v2 得F=-F0-
答:
(1)cd边刚进入磁场时cd两端的电势差为.;
(2)cd边从进入磁场到QQ’这个过程中安培力做的总功为-F0(H+s)+;
(3)写出线框离开磁场的过程中,F随时间t变化的关系式为-F0-
.
如图所示,Ⅰ、Ⅲ为两匀强磁场区,Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里,Ⅲ区域的磁场方向垂直纸面向外,磁感强度均为B,两区域中间为宽s的无磁场区Ⅱ.有一边长为L(L>s),电阻为R的正方形金属框abcd置于Ⅰ区域,ab边与磁场边界平行,现拉着金属框以速度v向右匀速移动.
(1)分别求出当ad边刚进入中央无磁场区Ⅱ,和ad刚进入磁场区Ⅲ时,通过ad边的电流的大小和方向.
(2)把金属框从Ⅰ区域图示位置完全拉入Ⅲ区域过程中拉力所做的功.
正确答案
解:(1)ad边刚进入中央无磁均区Ⅱ时,bc边在磁场区 内切割磁感线产生感应电动势E=BLv,
感应电流大小为:I1=,由右手定则,方向badcb.
ad边刚进入磁场区Ⅲ时,ad边、bc边都切割磁感线产生感应电动势且都为顺时针方向,大小都为BLv,
所以感应电流为:I2=,方向abcda.
(2)在ad边穿过宽为s的Ⅱ区过程中,bc边受安培力F1=BI1L=
由于匀速运动,拉力大小等于安培力,所以拉力做功W1=F1S=S
当ad边进入Ⅲ区、bc边未进入Ⅱ区过程中,ad边、bc边都受安培F2=BI2L=
匀速拉动外力应等于2F2,通过距离为(L-s),故拉力做功为W2=2F2S=4(L-S)
当bc边通过Ⅱ区过程中,只有ad边受安培力,且F3=F1,距离为s,拉力做功为W3=F3S=S
当线圈完全进入Ⅲ区后,无感应电流,不受安培力,拉力为零,不做功,所以总功为:
W=W1+W2+W3=
答:(1)当ad边刚进入中央无磁场区Ⅱ时感应电流大小为,方向badcb;刚进入磁场区Ⅲ时,通过ad边的电流大小为
,方向abcda.
(2)金属框从区域I完全进入区域Ⅲ过程中拉力所做的功为.
解析
解:(1)ad边刚进入中央无磁均区Ⅱ时,bc边在磁场区 内切割磁感线产生感应电动势E=BLv,
感应电流大小为:I1=,由右手定则,方向badcb.
ad边刚进入磁场区Ⅲ时,ad边、bc边都切割磁感线产生感应电动势且都为顺时针方向,大小都为BLv,
所以感应电流为:I2=,方向abcda.
(2)在ad边穿过宽为s的Ⅱ区过程中,bc边受安培力F1=BI1L=
由于匀速运动,拉力大小等于安培力,所以拉力做功W1=F1S=S
当ad边进入Ⅲ区、bc边未进入Ⅱ区过程中,ad边、bc边都受安培F2=BI2L=
匀速拉动外力应等于2F2,通过距离为(L-s),故拉力做功为W2=2F2S=4(L-S)
当bc边通过Ⅱ区过程中,只有ad边受安培力,且F3=F1,距离为s,拉力做功为W3=F3S=S
当线圈完全进入Ⅲ区后,无感应电流,不受安培力,拉力为零,不做功,所以总功为:
W=W1+W2+W3=
答:(1)当ad边刚进入中央无磁场区Ⅱ时感应电流大小为,方向badcb;刚进入磁场区Ⅲ时,通过ad边的电流大小为
,方向abcda.
(2)金属框从区域I完全进入区域Ⅲ过程中拉力所做的功为.
如图所示,由同种材料制成的粗细均匀的正方形金属线框,以恒定速度通过有理想边界的匀强磁场,线框的边长小于有界磁场区域的宽度.开始时线框的ab边恰与磁场的边界重合,整个运动过程中线框的运动方向始终与ab边垂直,线框平面始终与磁场方向垂直.则下图中可能定性反映出线框中a、b两点间的电势差Uab随时间变化的是( )
正确答案
解析
解:设线框每边电阻为R,线框边长为L,线框速度为:v,
线框进入磁场过程,产生的感应电动势:E=BLv,
a、b两点间的电势差:Uab=×3R=
BLv,
线框完全进入磁场过程:Uab=E=BLv,
线框离开磁场过程,产生的感应电动势:E=BLv,
a、b两点间的电势差:Uab=×R=
BLv,
由图示图象可知,A正确,BCD错误;
故选:A.
如图所示,闭合矩形线圈abcd从静止开始竖直下落,穿过一个匀强磁场区域,此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度,不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
解:
A、线圈中产生感应电流的条件是:线圈中的磁通量发生变化.线圈完全在磁场中运动时,磁通量没有变化,故没有感应电流,故A错误;
B、线圈完全在磁场中运动时,没有感应电流产生,磁场对线圈没有安培力作用,线圈只受重力,此时的加速度等于重力加速度.故B正确;
C、根据右手定则,dc刚进入磁场时线圈内感应电流的方向沿逆时针,dc边刚穿出磁场时感应电流的方向沿顺时针.故C正确;
D、根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律得:感应电流 I==
,从公式中和题目的情景中可知,dc边刚进入磁场时和刚穿出磁场时线圈的速度大小不能确定,所以感应电流的大小关系不能确定,若速度相等时,它们的感应电流可能相等,若速度不等时感应电流不等.故D错误;
故选:BC
如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域,其直角边长为L,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B.边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流为正,则下图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是( )
正确答案
解析
解:bC边的位置坐标x在L-2L过程,线框bc边有效切线长度为l=x-L,感应电动势为E=Blv=B(x-L)v,感应电流,电流的大小随x逐渐增大;根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→b→c→d→a,为正值.
x在2L-3L过程,根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a,为负值,线框ad边有效切线长度为l=x-2L,感应电动势为E=Blv=B(x-2L)v,感应电流,大小随x逐渐增大,根据数学知识得C正确.
故选:C
边长为L的正方形金属框在水平恒力作用下,穿过如图3所示的有界匀强磁场,磁场宽度为d(d>L),已知ab边进入磁场时,线框刚好做匀速运动,则线框进入磁场过程和从磁场另一侧穿出过程相比较,说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、线框进入磁场过程:磁通量增加,根据楞次定律得知,线框产生的感应电流方向沿逆时针方向;根据楞次定律的第二种表述:感应电流总要阻碍导体与磁体间相对运动,则知线框所受的安培力方向向左;
线框穿出磁场过程:磁通量减小,根据楞次定律得知,线框感应电流方向沿顺时针方向;根据楞次定律的第二种表述得知线框所受的安培力方向向左;所以在进入和穿出磁场的过程中线圈中产生的感应电流方向相反,所受安培力方向相同.故A正确,B错误.
C、线圈完全在磁场中运动时做匀加速运动,速度增大,穿出磁场时,所受的安培力将大于水平恒力,做减速运动,完全穿出磁场的瞬时速度大于或等于进入磁场时的速度,由F=可知,穿出过程安培力较大,故C错误.
D、线框进入和穿出磁场的两个过程中,水平恒力做功都是FL,进入过程线框做匀速运动,产生的电能等于FL.
由于线框完全进入磁场后做匀加速运动,到出磁场时,线框的速度增大,产生的感应电流增大,所受的安培力增大,线框将做减速运动,减小的动能也转化为电能,所以出磁场过程产生的电能一定大于进磁场过程产生的电能.故D正确.
故选:AD
如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为L.一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行.t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置Ⅰ),导线框的速度为v0.经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ),导线框的速度刚好为零.此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置Ⅰ.则( )
正确答案
解析
解:A、上升过程中,线框所受的重力和安培力都向下,线框做减速运动.设加速度大小为a,根据牛顿第二定律得:mg+=ma,可见,线框速度减小时,加速度也减小.故A正确.
B、下降过程中,线框做加速运动,则有mg-=ma,可见,随着速度的增大,加速度减小.故B错误.
C、由于电磁感应,线框中产生电能,根据能量守恒定律可知,线框返回原位置时速率减小,则上升过程动能的变化量大小大于下降过程动能的变化量大小,根据动能定理得知,上升过程中合力做功较大.故C错误.
D、根据能量守恒定律可知,线框经过同一位置时:上升的速率大于下降的速率,上升过程的安培力大小较大,而位移大小相等,所以上升过程中比下降过程中克服安培力做的功多.故D正确.
故选AD
如图所示,由粗细均匀的电阻丝绕成的矩形导线框abcd固定于水平面上,导线框边长ab=L,bc=2L,整个线框处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感强度为B.导线框上各段导线的电阻与其长度成正比,已知该种电阻丝单位长度上的电阻为λ,λ的单位是Ω/m.今在导线框上搁置一个与ab边平行地且与导线框接触良好的金属棒MN,MN的电阻为r,其材料与导线框的材料不同,如图所示.金属棒MN在外力作用下沿x轴正方向作速度为v的匀速运动,在金属棒从导线框最左端(该处x=0)运动到导线框最右端的过程中:
(1)请写出金属棒中的感应电流I随x变化的函数关系式;
(2)试证明当金属棒运动到bc段中点时,MN两点间电压最大,并请写出最大电压Um的表达式;
(3)试求出在此过程中,金属棒提供的最大电功率Pm;
(4)试讨论在此过程中,导线框上消耗的电功率可能的变化情况.
正确答案
解:(1)MN产生的感应电动势 ɛ=BLv
由闭合电路欧姆定律得:I==
=
(2)M、N两点间电压U=ɛ-Ir,当外电路电阻最大时,I最小,U有最大值Um.
外电路总电阻R=,
由数学知识得知:当L+2x=5L-2x,即x=L时,R有最大值
∴x=L时,即金属棒在bc中点时M、N两点间电压有最大值,得证.
最大电压为 Um=IR=
(3)当R=rL时,MN的总功率最大,
Pm==
=
(4)外电路电阻最小值为 Rmin==
,最大值为 Rmax=
=
当r<Rmin,即r<时,导线框上消耗的电功率先变小,后变大;
当Rmin<r<Rmax,即<r<
时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小,再变大,再变小;
当r>Rmax,即r>时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小.
答:
(1)请写出金属棒中的感应电流I随x变化的函数关系式I=;
(2)证明见上.最大电压Um的表达式为Um=;
(3)金属棒提供的最大电功率为.
(4)导线框上消耗的电功率可能的变化情况是
当r<Rmin,即r<时,导线框上消耗的电功率先变小,后变大;
当Rmin<r<Rmax,即<r<
时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小,再变大,再变小;
当r>Rmax,即r>时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小.
解析
解:(1)MN产生的感应电动势 ɛ=BLv
由闭合电路欧姆定律得:I==
=
(2)M、N两点间电压U=ɛ-Ir,当外电路电阻最大时,I最小,U有最大值Um.
外电路总电阻R=,
由数学知识得知:当L+2x=5L-2x,即x=L时,R有最大值
∴x=L时,即金属棒在bc中点时M、N两点间电压有最大值,得证.
最大电压为 Um=IR=
(3)当R=rL时,MN的总功率最大,
Pm==
=
(4)外电路电阻最小值为 Rmin==
,最大值为 Rmax=
=
当r<Rmin,即r<时,导线框上消耗的电功率先变小,后变大;
当Rmin<r<Rmax,即<r<
时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小,再变大,再变小;
当r>Rmax,即r>时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小.
答:
(1)请写出金属棒中的感应电流I随x变化的函数关系式I=;
(2)证明见上.最大电压Um的表达式为Um=;
(3)金属棒提供的最大电功率为.
(4)导线框上消耗的电功率可能的变化情况是
当r<Rmin,即r<时,导线框上消耗的电功率先变小,后变大;
当Rmin<r<Rmax,即<r<
时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小,再变大,再变小;
当r>Rmax,即r>时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小.
如图所示,单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场.则:第二次进入与第一次进入时( )
正确答案
解析
解:设磁感应强度为B,CD边长度为L,AD边长为L′,线圈电阻为R;
A、线圈进入磁场过程中,产生的感应电动势 E=BLv,感应电流 I==
,则知感应电流I与速度v成正比,故第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比:I2:I1=2v:v=2:1,故A错误;
B、线圈进入磁场过程中产生的热量:Q=I2Rt=()2•R•
=
,产生的热量与速度成正比,第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比:
Q2:Q1=2v:v=2:1,故B错误;
C、线圈进入磁场时受到的安培力:FB=BIL=,线圈做匀速直线运动,由平衡条件得,外力F=FB,则外力功率P=Fv=
,功率与速度的平方成正比,
则第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比:P2:P1=(2v)2:v2=4:1,故C正确;
D、通过导线横截面电荷量:q=△t=
△t=
=
,电荷量与速度无关,电荷量之比为1:1,故D错误;
故选:C.
如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小.质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t)T,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则( )
正确答案
解析
解:A、当t=1s时,则由磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t)T,可知,磁场在减小,根据楞次定律可得,金属杆中感应电流方向从C到D,故A正确;
B、同理,当t=3s时,磁场在反向增加,由楞次定律可知,金属杆中感应电流方向从C到D,故B错误;
C、当在t=1s时,由法拉第电磁感应定律,则有:E==0.2×12×
=0.1V;
再由欧姆定律,则有感应电流大小I==1A;则t=1s时,那么安培力大小F=BtIL=(0.4-0.2×1)×1×1=0.2N;
由左手定则可知,安培力垂直磁场方向斜向上,则将安培力分解,那么金属杆对挡板P的压力大小N=Fcos60°=0.2×0.5=0.1N,故C正确;
D、同理,当t=3s时,感应电动势仍为E=0.1V,电流大小仍为I=1A,由于磁场的方向相反,由左手定则可知,安培力的方向垂直磁感线斜向下,
根据力的合成,则得金属杆对挡板P的压力大小为N′=F′cos60°=0.2×0.5=0.1N,故D错误;
故选:AC.
如图所示,一矩形线圈abcd置于磁感应强度为0.5T的匀强磁场左侧,bc边恰好在磁场边缘,磁场宽度等于线圈ab边的长,ab=0.5m,bc=0.3m,线圈总电阻为0.3Ω.当矩形线圈在线圈平面内垂直于bc向右的力F作用下,恰能以8m/s的速度匀速通过磁场区域.求:
(1)F的大小;
(2)线圈通过磁场区域的全过程中,线圈中产生的电能.
正确答案
解:(1)线框进入和离开磁场时,由法拉第电磁感应定律,电动势均为E=BLbcv,
代入数据得:E=1.2V.
由欧姆定律得线框中的电流为:I==
=4A
根据安培力表达式FA=BIL=0.5×4×0.3=0.6N
由平衡条件可知,外力F的大小F=0.6N;
(2)线框全部通过磁场的时间为:t==
s=0.125s
则线框中产生的电能为:Q=I2Rt=42×0.3×0.125J=0.6J.
由于线框匀速穿过磁场,外力对线框做的功等于线框中产生的焦耳热,则得外力对线框做的功为:
W=Q=0.6J
答:(1)F的大小0.6N;
(2)线圈通过磁场区域的全过程中,线圈中产生的电能0.6J.
解析
解:(1)线框进入和离开磁场时,由法拉第电磁感应定律,电动势均为E=BLbcv,
代入数据得:E=1.2V.
由欧姆定律得线框中的电流为:I==
=4A
根据安培力表达式FA=BIL=0.5×4×0.3=0.6N
由平衡条件可知,外力F的大小F=0.6N;
(2)线框全部通过磁场的时间为:t==
s=0.125s
则线框中产生的电能为:Q=I2Rt=42×0.3×0.125J=0.6J.
由于线框匀速穿过磁场,外力对线框做的功等于线框中产生的焦耳热,则得外力对线框做的功为:
W=Q=0.6J
答:(1)F的大小0.6N;
(2)线圈通过磁场区域的全过程中,线圈中产生的电能0.6J.
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