12.如图所示,正方形线框abcd放在光滑绝缘的水平面上,其边长L=0.5 m、质量m=0.5 kg、电阻R=0.5 Ω,MN分别为线框adbc边的中点.图示两个虚线区域内分别有竖直向下和向上的匀强磁场,磁感应强度均为B=1 T,PQ为其分界线.线框从图示位置以速度v0=2 m/s匀速向右滑动,当MNPQ重合时,线框的速度v1=1 m/s,此时立刻对线框施加一沿运动方向的水平拉力,使线框匀速运动直至完全进入右侧匀强磁场区域.求:

(1)线框由图示位置运动到MNPQ重合的过程中磁通量的变化量;

(2)线框运动过程中最大加速度的大小;

(3)线框在图示位置起直至完全进入右侧匀强磁场区域运动过程中,线框中产生的焦耳热.

答案:(1)0.25 Wb (2)8 m/s2 (3)1.25 J

解析:(1)MNPQ重合时,穿过线框的磁通量为零,故磁通量的变化量为ΔΦBSBL2=0.25 Wb

(2)cd边刚过PQ的瞬间,线框中的感应电动势最大,E=2BLv0=2×1×0.5×2 V=2 V

感应电流的大小为I==4 A

线框所受安培力的大小为

F=2BIL=2×1×4×0.5 N=4 N

线框最大加速度的大小为a==8 m/s2

(3)MN到达PQ前,由能量守恒可知,线框中产生的焦耳热为Q1mv02mv12=0.75 J

MNPQ重合的时刻,线框中的感应电动势

E1=2BLv1=2×1×0.5×1 V=1 V

MN经过PQ后,线框中产生的焦耳热

Q2==0.5 J

故在整个运动过程中,线框中产生的焦耳热为

QQ1+Q2=1.25 J

 0  139253  139261  139267  139271  139277  139279  139283  139289  139291  139297  139303  139307  139309  139313  139319  139321  139327  139331  139333  139337  139339  139343  139345  139347  139348  139349  139351  139352  139353  139355  139357  139361  139363  139367  139369  139373  139379  139381  139387  139391  139393  139397  139403  139409  139411  139417  139421  139423  139429  139433  139439  139447  447348 

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