题目内容

如图甲所示,空间存在一宽度为2L有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框,其质量m=1kg、电阻R=4Ω,在水平向左的外力F作用下,以初速度v0=4m/s匀减速进入磁场,线框平面与磁场垂直,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:

1.匀强磁场的磁感应强度B;

2.线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;

3.判断线框能否从右侧离开磁场?说明理由。

 

 

1.B=T=0.33T

2.q=0.75C

3.不能

解析:(1)由F-t图象可知,线框加速度=2m/s2       (1分)

线框的边长m=3m     (1分)

t=0时刻线框中的感应电流                    (1分)

线框所受的安培力  F=BIl                          (1分)

由牛顿第二定律  F1+F=ma                          (1分)

 又F1=1N    联立得  B=T=0.33T                  (1分)

(2)线框进入磁场的过程中,平均感应电动势      (1分)

平均电流                                    (1分)       

通过线框的电荷量                            (1分)

联立得    q=0.75C                               (1分)

(3)设匀减速运动速度减为零的过程中线框通过的位移为x,

由运动学公式得                       (1分)

代入数值得  x=4m<2L

所以线框不能从右侧离开磁场。                        (1分)

 

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