题目内容
如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从图示位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.2s时间拉出,外力做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.6s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则W1 W2,q1 q2 (两空均选填“>”“<”“=”).
分析:由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出感应电流,由安培力公式求出安培力,线框匀速运动,由平衡条件得,拉力等于安培力,求出拉力后,由功的计算公式求出拉力的功;根据感应电荷量公式q=
比较电量的大小.
△Φ |
R |
解答:解:(1)设线框的长为L1,宽为L2,速度为v.
线框所受的安培力大小为:FB=BIL2,
又I=
,E=BL2v,
安培力:FB=
.
线框匀速运动,处于平衡状态,
由平衡条件得:拉力F=FB=
,
拉出线框的过程中,拉力的功:
W=FL1=
L1=
=
,
克服安培力做功与所用时间成反比,t1<t2,
所以:W1>W2;
(2)感应电荷量q=I△t=
△t=q
△t=
=
,
在两种情况下,B、S、R都相等,因此通过导线截面的电量相等,即有q1=q2;
故答案为:>;=.
线框所受的安培力大小为:FB=BIL2,
又I=
E |
R |
安培力:FB=
B2
| ||
R |
线框匀速运动,处于平衡状态,
由平衡条件得:拉力F=FB=
B2
| ||
R |
拉出线框的过程中,拉力的功:
W=FL1=
B2
| ||
R |
B2
| ||||
R |
B2
| ||||
Rt |
克服安培力做功与所用时间成反比,t1<t2,
所以:W1>W2;
(2)感应电荷量q=I△t=
E |
R |
| ||
R |
△Φ |
R |
BS |
R |
在两种情况下,B、S、R都相等,因此通过导线截面的电量相等,即有q1=q2;
故答案为:>;=.
点评:要对两种情况下物理量进行比较,我们应该先把要比较的物理量表示出来再求解.关键要掌握安培力的推导方法和感应电荷量的表达式.
练习册系列答案
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如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从图示位置开始匀速拉出匀强磁场.若第一次拉出过程中,外力所做的功为W1,通过导线截面的电量为q1;第二次拉出过程中,外力所做的功为W2,通过导线截面的电量为q2,且第一次拉出所用时间较短,则( )
A、W1<W2,q1<q2 | B、W1<W2,q1=q2 | C、W1>W2,q1=q2 | D、W1>W2,q1>q2 |