题目内容

半径为r=0.4m的圆形区域内有均匀磁场,磁感应强度B=0.2T,磁场方向垂直纸面向里.边长为L=1.2m 的金属正方形框架ABCD在垂直磁场的平面内放置,正方形中心与圆心O重合.金属框架AD与BC边上分别接有L1、L2两灯,两灯的电阻均为R=2Ω,一金属棒MN平行AD边搁在框架上,与框架电接触良好,棒与框架的电阻均忽略不计.
(1)若棒以匀速率向右水平滑动,如图所示.当滑过AB与DC边中点E、F时,灯L1中的电流为0.4A,求棒运动的速率.
(2)撤去金属棒MN,将右半框架EBCF以EF为轴向下翻转 900,若翻转后磁场随时间均匀变化,且灯L1的功率为1.28×10-2W,求磁场的变化率△B/△t.
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(1)当导体棒滑过AB与DC边中点E、F时,产生感应电动势相当于电源,由于棒没有电阻,则感应电动势等于路端电压,即有
  E=U=IR=0.4×2=0.8V
由E=B×2r×v得:v=
E
2Br
=
0.8
2×0.4×0.2
=5m/s

(2)由题,灯L1的功率为1.28×10-2W,则有
   P=
U2
R

得:U=
PR
=0.16V
; E=2U=0.32V
而根据法拉第电磁感应定律得:E=
△Φ
△t
=
s△B
△t
,
所以:
△B
△t
=
0.32
3.14×0.42/2
=1.27T/s

答:(1)棒运动的速率为5m/s.
(2)磁场的变化率为1.2T/s.
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