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精英家教网如图所示,将闭合金属框(质量忽略不计)从图示位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用外力F1拉出用了0.3s时间,通过金属导体截面的电荷量为q1;第二次用外力F2拉出用0.9s时间,通过金属导体截面的电荷量为q2,则(  )
A、F1<F2,q1<q2B、F1<F2,q1=q2C、F1>F2,q1=q2D、F1>F2,q1>q2
分析:闭合金属框匀速运动时,外力与安培力大小相等,根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律推导出安培力与速度的关系式,即可分析外力的大小关系;
对于通过金属导体截面的电荷量,根据感应电荷量的公式q=
△Φ
R
进行分析.
解答:解:设金属框的长为a,宽为L.
则产生的感应电动势为:E=BLv
感应电流为:I=
E
R

线框所受的安培力大小为:F=BIL
联立得:F=
B2L2v
R

由于闭合金属框匀速运动,外力与安培力大小相等,则得:外力的大小为:F=
B2L2v
R
∝v
由题意可知,第一情况线框的速度大,则有:F1>F2
金属框拉出磁场时磁通量的变化量△Φ相等,则根据感应电荷量的公式q=
△Φ
R
,可知两种情况通过金属导体截面的电荷量相等,即有:q1=q2
故选:C
点评:在电磁感应问题中,要掌握经常用到两个经验公式:安培力F=
B2L2v
R
;感应电量q=n
△Φ
R
,q与时间无关.
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