题目内容
(12分)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:
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(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;
(3)若线框进入磁场过程中F做功为WF=0.27J,求在此过程中线框产生的焦耳热Q。
(1)0.5T(2)0.75C(3)0.12J
【解析】
试题分析:(1)由F-t图像可知,当线框全部进入磁场后,F=0.2N线框的加速度
=2m/s2 (1分)
t=0时刻线框所受的安培力
且F=0.3N
由牛顿第二定律:
(1分)
解得:B=0.5T (2分)
(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:
(1分)
由闭合电路欧姆定律得:![]()
解得电量
(1分)
由匀变速直线运动得:
=0.75m (1分)
代入上式,解得
(2分)
(3)线框进入磁场过程,由能量守恒定律:
,
(1分)
解得:
(1分)
考点:牛顿第二定律 法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律 匀变速直线运动规律 能量守恒定律
练习册系列答案
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| A、O点场强为零,电势为零 |
| B、由G点释放一个负检验电荷(不计重力),电荷将先加速后减速到达H点速度减为零 |
| C、A点和B点电势相等,场强相同 |
| D、由G点释放一个负检验电荷(不计重力),电荷向下运动的过程中其加速度先变小后变大 |