题目内容

7.如图所示,单匝矩形均匀线框放在光滑水平面上,线框的ab边长l1=20cm,bc边长l2=10cm,线框总电阻R=2.0Ω.在垂直线框平面方向加一磁感应强度B=0.30T的有界匀强磁场,并使ad边恰好处于磁场边缘.若用外力拉动线框,使线框沿图中箭头所示方向以v=10.0m/s的速度做匀速直线运动.求:
(1)线框中感应电流的大小.
(2)线框被拉出的过程中ad两点间的电压大小.
(3)在把整个线框拉出磁场的过程中,外力所做的功.

分析 (1)由法拉第电磁感应定律来求出感应电动势大小.借助于闭合电路的殴姆定律来算出感应电流大小.
(2)由欧姆定律求解中ad两点间的电压大小.
(3)通电导线处于磁场中受到安培力,则由公式F=BIL可求出安培力的大小.再由平衡条件求得安培力,即可求解外力做功.

解答 解:(1)bc边做切割磁感线运动,线框中感应电动势的大小为:
   E=Bl2v=0.3×0.1×10V=0.3V
根据闭合电路欧姆定律,有:I=$\frac{E}{R}$=0.15A
(2)因线框均匀,所以ad边的电阻为线框总电阻的$\frac{1}{6}$
根据串联电路的分压关系可知,ad两点间的电压大小为 U=$\frac{E}{6}$=0.05V
(3)因线框匀速运动,外力的大小F等于线框受到的安培力f,即
   F=f=BIl2=4.5×10-3N
外力所做的功 W=Fl1=9.0×10-4J
答:
(1)线框中感应电流的大小是0.15A.
(2)线框被拉出的过程中ad两点间的电压大小是0.05V.
(3)在把整个线框拉出磁场的过程中,外力所做的功为9.0×10-4J.

点评 本题关键是根据切割公式求解感应电动势,然后根据闭合电路欧姆定律求解电流,也可以根据功能关系求解外力做功.

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