题目内容

匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，磁场宽度L1=3米，一正方形金属框边长L2=1m,每边电阻r=0.2,金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持和磁感线方向垂直，如图所示，画出金属框穿过磁场的过程中，（1）金属框内感应电流的I-t图线（规定电流方向逆时针为正）；（2）ab两端电压的U-t图线

 

【答案】

 

【解析】（1）匀速穿入时感应电动势相等，感应电流恒定，由I=U/4r，电流为2.5A，穿入时间为L/v=0.1s，完全进入后磁通量不变，没有感应电流，时间为（L2-L1）/v=0.2s，穿出时ab边切割磁感线，感应电流方向相反，变化如图

（2）在cd切割磁感线时，ab电压为Ir=0.5V，完全进入磁场虽然没有电流，但是ab切割磁感线会产生电动势BLv=2V,cd出磁场后ab切割磁感线，ab电压为闭合电路的路端电压，为3Ir=1.5V

 

练习册系列答案
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如图所示，将一根质量为M=0.06kg的均匀导线杆弯成矩形闭合导线框abcd，其ab=cd=L1=0.1m，bc=ad=L2=0.2m．它的ad边由aO、dO′两轴承支撑沿水平放置，导线框位于竖直平面内，bc段中点固定一质量为m=0.02kg的小金属球，整个装置处在一方向竖直向上的匀强磁场中．当导线框中通以大小恒为1A的恒定电流I时，整个装置以OO′为轴从静止开始逆时针转动．
（1）在图中画出导线框bc段中的电流方向；
（2）若导线框运动过程中与竖直方向的最大偏角θ为37°，则匀强磁场的磁感应强度B1为多大？（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（3）若已知磁感应强度B2=1T，则导线框在运动过程中，速度达到最大时，与竖直方向的偏角α为多大．
如图所示，一质量m=0.1kg的金属棒ab可沿接有电阻R=1Ω的足够长的竖直导体框架无摩擦地滑动，框架间距L=50cm，匀强磁场的磁感应强度B=0.4T，方向如图示，其余电阻均不计．若棒ab由静止开始沿框架下落，且与框保持良好接触，那么在下落的前一阶段，棒ab将做
加速度逐渐减小的加速
加速度逐渐减小的加速
运动，当棒ab运动达到稳定状态时的速度v=
25m/s
25m/s
．（g=10m/s2）
如图（甲）所示螺线管的匝数n=1500，横截面积S=20cm2，电阻r=2Ω，与螺线管串联的外电阻R=4Ω．若穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图（乙）所示的规律变化，则线圈中产生的感应电动势为
0.6
0.6
V，线圈两端a、b之间的电压为
0.4
0.4
V．
如图甲所示，两根足够长的竖直光滑平行金属导轨相距为L1=0.1m，导轨下端通过导线连接阻值R=0.4Ω的电阻．质量为m=0.2kg、阻值r=0.1Ω的金属棒ab与导轨垂直并保持良好接触，整个装置处于垂直导轨平面向外的均匀变化的匀强磁场中．
（1）若金属棒距导轨下端为L2=0.2m，磁场随时间变化的规律如图乙所示，为保持金属棒静止，试求作用在金属棒中央、沿竖直方向的外力随时间变化的关系式；
（2）若所加匀强磁场的磁感应强度大小恒为B′，通过恒定功率Pm=6W的竖直向上的拉力使棒从静止开始向上运动，棒向上运动的位移随时间变化的情况如图丙所示，图中OA段为曲线，AB段为直线，其反向延长线与t轴的交点坐标为（0.6，0）．试求磁感应强度B′的大小和变速运动阶段在电阻R上产生的热量．
如图甲所示，空间存在一宽度为2L有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框，其质量m=1kg、电阻R=4Ω，在水平向左的外力F作用下，以初速度v0=4m/s匀减速进入磁场，线框平面与磁场垂直，外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示．以线框右边刚进入磁场时开始计时，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B；
（2）线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q；
（3）判断线框能否从右侧离开磁场？说明理由．
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