题目内容
(15分)如图甲所示,一正方形单匝线框abcd放在光滑绝缘水平面上,线框边长为L,质量为m,电阻为R.该处空间存在一方向竖直向下的匀强磁场,其右边界MN平行于ab,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,要求: ![]()
(1)若线框保持静止,求在时间t0内产生的焦耳热;
(2)若线框从零时刻起,在一水平拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,经过时间t0线框cd边刚要离开边界MN.求在此过程中拉力所做的功;
(3)在(2)的情形下,为使线框在离开磁场的过程中,仍以加速度a做匀加速直线运动,试求线框在离开磁场的过程中水平拉力F随时间t的变化关系.
(1)
(2)
(3)![]()
解析试题分析:(1)线框中产生的感应电动势:
(2分)
在时间t0内产生的焦耳热:
(2分)
(2)t0时刻线框的速度:
(2分)
在此过程中拉力做的功:
(2分)
(3)设线框离开磁场过程的时间为
,则有:
(1分)
解得:
(1分)(另一解不合符题意,舍去)
线框在离开磁场的过程中运动的速度:
(1分)
产生的感应电流:
(1分)
由牛顿第二定律得:
(1分)
解得:
(1分) (
)(1分)
考点:考查电磁感应与能量
点评:本题难度较大,熟练掌握法拉第电磁感应定律,线框在磁场中运动时,虽然面积没有发生变化,但由于磁感强度的变化,导致磁通量发生变化,由此产生了感应电动势,结合应用牛顿第二定律求解此题
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