题目内容

如图所示，单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场．求：

（1）第二次与第一次线圈中最大电流之比；
（2）第二次与第一次外力做功的最大功率之比；
（3）第二次与第一次线圈中产生热量之比．
（1）2∶1 （2）4∶1（3）2∶1  
（1）线圈以速度v匀速进入磁场，当CD边在磁场中时，线框中感应电动势其中L为CD边的长度．                                            
此时线框中的感应电流为，其中R为线框的总电阻．   
同理，线圈以速度2v匀速进入磁场时，线框中的感应电流最大值为
所以第二次与第一次线圈中最大电流之比为2∶1                     （4分）
（2）线圈以速度v匀速进入磁场，当CD边在磁场中时，CD边受安培力最大，最大值为 ．由于线圈做匀速运动，所以此时外力也最大，且外力大小等于安培力大小，此时外力的功率为．                 
同理，线圈以速度2v匀速进入磁场时，外力的最大功率为．
所以第二次与第一次外力做功的最大功率之比为4∶1                   （4分）
（3）线圈以速度v匀速进入磁场，线框中的感应电流为
设AD边长为l，则线框经过时间完全进入磁场，此后线框中不再有感应电流．所以第一次线框中产生的热量为         
同理，线圈以速度2v匀速进入磁场时，线框中产生的热量为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   
所以第二次与第一次线圈中产生热量之比为2∶1                       （4分）           
练习册系列答案
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在光滑的水平面上存在着两个磁感应强度大小相等，方向相反的匀强磁场区域，其宽度均为l，如图所示．一个质量为m、边长为l的正方形线框，在水平恒力作用下，从静止开始运动l，速度达到v0，进人左边磁场时恰好作匀速运动．求：

(1)当ab边刚越过中界线2时，线框的加速度．
(2)当ab边刚越过中界线2和边界线3的中间位置时，线框又恰好做匀速运动，求线框从开始进人边界线1到ab边到达界线2、3中间位置的过程中，共产生多少热量．
 

平面始终处于纸面内，g取10m／s2。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）线框从开始运动到最高点所用的时间；
（3）线框落地时的速度的大小。



存在匀强磁场．磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B．P、M间所接阻值为R的
电阻．质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效电
阻为r．现从静止释放ab，当它沿轨道下滑距离s时，达到
最大速度．若轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g．
求：
(1)金属杆ab运动的最大速度；
(2)金属秆ab运动的加速度为gsin时，电阻R上的电功率；
(3)金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中，克服安培力所做的功
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求：（1）t=2s末绳的张力大小？
（2）若t时刻物体离开地面，求t值。（g＝10m/s2）
如图所示，相距为d的两水平直线和分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(L<d)、质量为m。将线框在磁场上方ab边距为h处由静止开始释放，当ab边进入磁场时速度为，cd边刚穿出磁场时速度也为。从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中 (       )
A．线框一直都有感应电流
B．线框一定有减速运动的过程
C．线框不可能有匀速运动的过程
D．线框产生的总热量为mg(d+h+L)
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有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用。图1中，线圈的匝数为n，ab长度为L1，bc长度为L2。图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90°。某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动，电刷端和端接电流传感器，电流传感器记录的图象如图3所示（I为已知量），取边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻。不计线圈转动轴处的摩擦

（1）求线圈在图2所示位置时，产生电动势E的大小，并指明电刷和哪个接电源正极；
（2）求闭合电路的总电阻和外力做功的平均功率；
（3）为了能够获得更多的电能，依据所学的物理知识，请你提出改进该装置的三条建议。
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甲

乙
图9

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