题目内容
(13分)一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内,线框平面与磁场垂直,线框的右边紧贴着磁场边界,如图甲所示。t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F,让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场。外力F随时间t变化的图线如图乙所示。已知线框质量m=1kg、电阻R=1Ω,求:
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(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)线框穿过磁场的过程中,通过线框的电荷量q。
解析:
(1)线框从静止开始做匀加速直线运动,加速度
(1分)
线圈框的边长
(1分)
离开磁场的瞬间,线圈的速度 v=at=1m/s (1分)
线框中的感应电流
(1分)
线框所受的安培力 F安=BIl (1分)
由牛顿第二定律 F2-F安=ma 又F2=3N (1分)
联立求得 B=2.83T (2分)
(2)线框穿过磁场的过程中,平均感应电动势
(2分)
平均电流
(1分)
所以,通过线框的电荷量
(2分)
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