题目内容

高频焊接是一种常用的焊接方法，图1是焊接的原理示意图。将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以高频变化电流，线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示，t=0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外。工件非焊接部分单位长度上的电阻R0=1.0×10-3W×m-1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍，焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响。
（1）求环形金属工件中感应电流的大小，在图3中画出感应电流随时间变化的i-t图象（以逆时针方向电流为正）；
（2）求环形金属工件中感应电流的有效值；
（3）求t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热．
（1）1.0´103A    

（2）816A                            （3）1.13´103J
（1）环形金属工件电阻为R=2prR0+9´2prR0=20prR0=6.28´10-3Ω

在0-2T/3时间内的感应电动势为
E=＝6.28V
电流为I==1.0´103A
由楞次定律得到电流方向逆时针
I-t关系图象如图4所示.
（2）设环形金属工件中电流的有效值为I效，在一个周期内
I效2RT＝
解得：I效=A＝816A
（3）在t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热为
而R'=9´2prR0=5.65´10-3Ω
解得：Q=I2R't＝1.13´103J
练习册系列答案
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试求：
金属棒MN运动达到稳定状态后，1s钟内外力F所做的功并说明能量的转化是否守恒.
（2001年上海）如图所示，固定于水平面上的金属框cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长l的正方形，棒电阻r，其余电阻不计，开始时磁感应强度为B。

（1）若以t=0时起，磁感应强度均匀增加，每秒增加量k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流。
（2）在上述情况中，棒始终保持静止，当t=t1时需加垂直于棒水平外力多大?
（3）若从t=0时起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右匀速运动，可使棒中不产生I感，则磁感应强度应怎样随时间变化?（写出B与t的关系式）
如图9所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m、电量为+q的小球。K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上的示数变为原来的一半。则线圈中磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（   ）
A．正在增加，B．正在增加，
C．正在减弱，D．正在减弱，
如图，水平平面内固定两平行的光滑导轨，左边两导轨间的距离为2L，右边两导轨间的距离为L，左右部分用导轨材料连接，两导轨间都存在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。ab、cd两均匀的导体棒分别垂直放在左边和右边导轨间，ab棒的质量为2m，电阻为2r，cd棒的质量为m，电阻为r，其它部分电阻不计。原来两棒均处于静止状态，cd棒在沿导轨向右的水平恒力F作用下开始运动，设两导轨足够长，两棒都不会滑出各自的轨道。

　　⑴试分析两棒最终达到何种稳定状态？此状态下两棒的加速度各多大？
　　⑵在达到稳定状态时ab棒产生的热功率多大？
 
一矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,下述说法正确的是(    )
A．穿过线圈的磁通量最大时,线圈中感应电流最大
B．穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电流最大
C．若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交变电流的频率变大
D．若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交变电流的最大值不变
对匝数一定的线圈，下列说法中正确的是（　　）
A．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定就大
C．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
如图16-2-7所示，边长为20cｍ的正方形单匝线框abcd靠墙根斜放，线框平面与水平地面间夹角为30°，该区域有B=0．2T、方向水平向右的匀强磁场.现将cd边向右拉一下，ab边经0．1s着地，在该过程中线框里产生的平均感应电动势的大小为_______.

图16-2-7
图是最早的简易发电机──法拉第圆盘发电机．A为铜盘，OO'为转轴，磁感线穿过圆盘，圆盘在动力机带动下匀速转动时，轴与盘的边缘间产生电势差．若已知铜盘直径D=10cm，匀强磁场磁感强度B=1.0T，盘转速n="1800" r/min，计算盘转动时，发电机的感应电动势E的值．

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