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(2011?开封二模)将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状,它通过两个小金属环与长直金属杆导通,在外力F作用下,正弦金属线可以在杆上无摩擦滑动.杆的电阻不计,导线电阻为R,ab间距离为2L,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d,在导线和杆的平面内有一有界匀强磁场区域,磁场的宽度为L,磁感应强度为B,现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度V向右运动,t=0时刻导线从O点进入磁场,直到全部穿过过程中,外力F做的功为(  )
分析:正弦曲线形状金属导线以恒定的速度v穿过磁场过程中,线圈中产生正弦式交变电流,求出感应电动势的最大值,再求出有效值,根据功能关系求解外力F所做的功.
解答:解:金属导线产生的感应电动势瞬时值为e=Byv,y是有效切割长度.y=dsinωt
得到 e=Bdvsinωt,ω=
T
=
2L
v
=
πv
L
不变
则线圈中产生的是正弦式交变电流,其感应电动势的有效值为E=
2
2
Bdv

因为线圈进入和穿出磁场产生的内能相等,外力做功相等.
导线全部穿过磁场过程,导线的总位移为3L,则外力F所做功为W=3
E2
R
t
=3
(
2
2
Bdv)2
R
?
L
v
=
3B2d2Lv
R

故选C
点评:本题是电磁感应与交变电流的知识综合题,考查学生的迁移能力.交变电流求热量时,要用有效值.
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