题目内容
如图所示,磁场方向垂直于xOy平面向里,磁感应强度B沿y没有变化,沿x轴方向均匀增加,每经过1cm增加10-4T,即10-T/cm,有一个长为L=20cm,宽h="10" cm的矩形金属框以v=20cm/s的速度沿x轴方向运动,求:
(1)框中感应电动势E是多少?
(2)如果线框电阻R=0.02 Ω,它消耗的电功率是多大?
(3)为保持框匀速运动,需要多大外力?机械功率是多大?
(1)框中感应电动势E是多少?
(2)如果线框电阻R=0.02 Ω,它消耗的电功率是多大?
(3)为保持框匀速运动,需要多大外力?机械功率是多大?
(1)4×10-7V(2)8x10-12W(3)4×10-11N
【错解分析】错解:(1)4×10-6V (2)8×10-10W (3)4×10-9N
(1)此题的B按空间位置变化而不同,本南上B不随时间而变化;(2)若以左右两边切割磁感线计算感应电动势,应为两边之差。
【正解】(1)设某时刻ab边所在x1处磁感应强度为B1,cd边所在x2处为B2,由于B沿x轴方向均匀增加,所以
故产生的感应电动势E=B2hv-B1hv=Lhv=4×10-7V
(2)电功率为P=E2/R=8x10-12W
(3)由能量守恒原理得外力功率等于电功率P=Fv=8×10-12 W
因v=0.2m/s,所以F=PIv=4×10-11N
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