题目内容
【题目】一个阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1,电容为C的电容器连接成如图(a)所示回路。金属线圈的半径为r1, 在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计。求0至t1时间内:
(1)通过电阻R1的电流大小和方向;
(2)通过电阻R1的电荷量q;
(3)t1时刻电容器所带电荷量Q。
【答案】(1) , 方向从b到a. (2) (3)
【解析】
(1)由B-t图象的斜率读出磁感应强度的变化率,由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势,由欧姆定律求出感应电流的大小,由楞次定律判断出感应电流的方向;
(2)由公式q=It求出通过电阻R1上的电量q;
(3)再依据Q=CU,及U=IR1,即可求解。
(1)由B-t图象可知,磁感应强度的变化率为:
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势:
根据闭合电路的欧姆定律,感应电流为:I1=
联立以上三式,解得:
根据楞次定律可知通过R1上的电流方向:从b到a
(2)通过R1的电荷量q=I1t1得:
(3)依据欧姆定律,则电容器两极电压为:U=I1R1=;
再由电容器的电量为:Q=CU=
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