题目内容

【题目】如图甲所示,空间存在一有界匀强磁场,磁场的左边界如虚线所示,虚线右侧足够大区域存在磁场,磁场方向竖直向下.在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框, ab边长为l=0.2m,线框质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω,在水平向右的外力F作用下,以初速度v0=1m/s匀加速进入磁场,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;

【答案】(1)0.5T(2)0.75C;

【解析】(1)由图像可知,当线框全部进入磁场后, 线框的加速度:

0时刻线框所受的安培力: ,且:

由牛顿第二定律: 解得: ;

(2)线框进入磁场过程通过截面电量: 由法拉第电磁感应定律得:

由闭合电路欧姆定律得: 解得:电量:

由匀变速直线运动得: 代入上式,解得:

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