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安=BIl (1分)
由牛顿第二定律 F1+F安=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)