题目内容
【题目】如图甲所示,在粗糙的水平面上有一滑板,滑板上固定着一个用粗细均匀的导线绕成的正方形闭合线圈,匝数N=10,边长L=0.4m,总电阻R=1Ω,滑板和线圈的总质量M=2kg,滑板与地面间的动摩擦因数μ=0.5,前方有一长4L、高L的矩形区域,其下边界与线圈中心等高,区域内有垂直线圈平面的水平匀强磁场,磁感应强度大小按如图乙所示的规律变化,现给线圈施加一水平拉力,使线圈以速度v=0.4m/s匀速通过矩形磁场,t=0时刻,线圈右侧恰好开始进入磁场.g=l0m/s2.求:
(1)t=0.5s时线圈中通过的电流;
(2)线圈全部进入磁场区域前的瞬间所需拉力的大小;
(3)线圈穿过图中矩形区域过程中拉力所做的功.
【答案】(1) (2) 10.8N(3)20.16J
【解析】(1)线框切割磁感线:,
线圈电流:;
(2)线框匀速运动将要全部进入前
右边导线所受向左的安培力:,
上边导线所受向下的安培力:;
滑动摩擦力:,
故拉力:;
(3)线框刚进入磁场时刻拉力:,
进入过程外力所做的功:;
完全在磁场中运动时:
线框中形成顺时针电流:
线框上边受到向上的最大力
拉力做的功,后无电流,拉力做功
整个过程做的总功;
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