题目内容

如图甲所示,空间有Ⅰ区和Ⅲ区两个有理想边界的匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B,方向如图所示。两磁场区域之间有宽度为s的无磁场区域Ⅱ。abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L(L>s)的正方形线框,每边的电阻为R。线框以垂直磁场边界的速度v水平向右匀速运动,从Ⅰ区经过Ⅱ区完全进入Ⅲ区,线框ab边始终与磁场边界平行。

求:

(1)当ab也在Ⅱ区运动时,dc边所受安培力的大小和方向;

(2)线框从完全在Ⅰ区开始到全部进入Ⅲ区的整个运动过程中产生的焦耳热;

(3)请在图乙的坐标图中画出,从ab边刚进入Ⅱ区,到cd边刚进入Ⅲ区的过程中,d、a两点间的电势差Uda随时间t变化的图线。其中E0=BLv

解:(1)dc边产生的感应电动势  E=BLv 

线框中的感应电流    

dc边所受的安培力   F=BIL 

求出    

方向水平向左

(2)ab边经过Ⅱ区时,设电流为I,所用时间为t1,产生的热为Q1

         

由焦耳定律     

从ab边进入Ⅲ区到cd边进入Ⅱ区,设电流为I2,所用时间为t2,产生的热为Q2

有            

由焦耳定律     

整个过程中产生的热   Q=2Q1+Q2 

求出    

(3)如图所示:

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