题目内容

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,0~t0时间内B随时间t均匀变化,t0时间后保持B=B0不变.

(1)若线框保持静止,则在时间t0内产生的焦耳热为多少?

(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.则在此过程中拉力做的功为多少?

(3)在(2)的情况下,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.

 

 

【答案】

(1);(2);(3)  (

【解析】(15分)(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                             (1分)

解得                                              (2分)

(2)t0时刻线框的速度                                    (1分)

在此过程中拉力做的功                              (1分)

解得                                            (2分)

(3)设线框离开磁场过程的时间为,则有

解得 

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)

由牛顿第二定律有                              (2分)

解得    ()                (2分)

说明:未写出时间范围不扣分.

 

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