题目内容
一有界匀强磁场区域如图所示,质量为m,电阻为R,半径为r的圆形线圈一半在磁场内,一半在磁场外,t=0时磁感应强度为B,以后均匀减小直至零,磁感应强度的变化率
为一常数k,线圈中产生感应电流,在磁场力作用下运动,不考虑重力影响.求
(1)t=0时刻线圈的加速度.
(2)线圈最后做匀速直线运动时回路中的电功率.
| △B |
| △t |
(1)t=0时刻线圈的加速度.
(2)线圈最后做匀速直线运动时回路中的电功率.
(1)由法拉第电磁感应定律得:
E=
=S?
又S=
πr2,
=k
由闭合电电路的欧姆定律
I=
由安培力公式:
F=BI?2r
由牛顿第二定律
a=
联立以上各式得:a=
.
(2)线圈做匀速直线运动,有三种可能
(a)线圈没有全部进入磁场,磁场就消失,所以以后没有感应电流,回路电功率P=0
(b)线圈全部进入磁场,磁场没有消失,尽管有感应电流,但所受合力为零,同样做匀速直线运动,电功率P=
结合(1)中E的求法可知E′=k?πr2解得P=
(c)在上面(b)的前提下,等到磁场消失后,电功率P=0.
答:(1)t=0时刻线圈的加速度a=
.
(2)线圈最后做匀速直线运动时回路中的电功率可能为0或
.
E=
| △Φ |
| △t |
| △B |
| △t |
又S=
| 1 |
| 2 |
| △B |
| △t |
由闭合电电路的欧姆定律
I=
| E |
| R |
由安培力公式:
F=BI?2r
由牛顿第二定律
a=
| F |
| m |
联立以上各式得:a=
| Bπkr3 |
| mR |
(2)线圈做匀速直线运动,有三种可能
(a)线圈没有全部进入磁场,磁场就消失,所以以后没有感应电流,回路电功率P=0
(b)线圈全部进入磁场,磁场没有消失,尽管有感应电流,但所受合力为零,同样做匀速直线运动,电功率P=
| E2 |
| R |
结合(1)中E的求法可知E′=k?πr2解得P=
| π2r4k2 |
| R |
(c)在上面(b)的前提下,等到磁场消失后,电功率P=0.
答:(1)t=0时刻线圈的加速度a=
| Bπkr3 |
| mR |
(2)线圈最后做匀速直线运动时回路中的电功率可能为0或
| π2r4k2 |
| R |
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