题目内容

【题目】半径为a的圆形区域内有均匀磁场,磁感应强度为B=0.2T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环面垂直,其中a=0.4m,b=0.6m.金属环上分别接有灯L1、L2 , 两灯的电阻均为R=2Ω,一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计.
(1)若棒以v0=5m/s的速率,在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′的瞬时(如图),MN中的电动势和流过灯L1的电流.
(2)撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°后,磁场开始随时间均匀变化,其变化率为 ,求L1的功率.

【答案】
(1)

解:棒滑过圆环直径OO′的瞬时,MN中的电动势

E1=B2av=0.2×0.8×5V=0.8V ①

等效电路如图(1)所示,

流过灯L1的电流

I1= A=0.4A;②

故流过灯L1的电流为0.4A;

答:若棒以v0=5m/s的速率,在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′的瞬时(如图),MN中的电动势0.8V和流过灯L1的电流0.8A.


(2)

解:撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°,半圆环OL1O′中产生感应电动势,相当于电源,灯L2为外电路,等效电路如图(2)所示,感应电动势

E2= =0.5×πa2× =0.32V ③

L1的功率

P1= =1.28×10﹣2W

答:撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°后,磁场开始随时间均匀变化,其变化率为 ,求L1的功率1.28×10﹣2W.


【解析】考查法拉第电磁感应定律、欧姆定律及电功率表达式;同时导体棒切割磁感线相当于电源;穿过线圈磁通量变化也相当于电源;并注意第1问两灯是并联,而第2问两灯是串联.

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