题目内容

6.如图所示,在光滑水平地面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场,PQ为两磁场的边界,磁场范围足够大.一个半径为d、质量为m、电阻为R的金属圆环,以速度v垂直于磁场方向从图示位置开始运动.当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时,圆环的速度为$\frac{v}{2}$.求:
①此时圆环中的电功率为多少?
②此时圆环的加速度为多少?
③此过程中通过圆环截面的电量为多少?

分析 (1)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律以及电功率公式求解;
(2)分析线框所受的安培力的合力,再由牛顿第二定律求解加速度.
(3)根据法拉第电磁感应定律求解平均感应电动势,计算出平均电流,由q=It计算通过圆环截面的电量.

解答 解:(1)此时的电动势为:E=2B×2d×$\frac{v}{2}$=2Bdv
所以电功率为:P=$\frac{{E}^{2}}{R}=\frac{{{{4B}^{2}d}^{2}v}^{2}}{R}$
(2)此时的安培力合力为:F=2BI×2d
而I=$\frac{E}{R}$
由牛顿第二定律得:a=$\frac{F}{m}$
联立解得,a=$\frac{{{8B}^{2}d}^{2}v}{mR}$
(3)此过程中得到平均感应电动势为:$\overline{E}$=$\frac{△∅}{△t}$=$\frac{2B×\frac{{πd}^{2}}{2}}{△t}$
平均感应电流为:$\overline{I}=\frac{\overline{E}}{R}$
此过程中通过圆环截面的电量为:q=$\overline{I}t$
联立解得:q=$\frac{{πBd}^{2}}{R}$
答:①此时圆环中的电功率为$\frac{{{{4B}^{2}d}^{2}v}^{2}}{R}$
②此时圆环的加速度为$\frac{{{8B}^{2}d}^{2}v}{mR}$
③此过程中通过圆环截面的电量为$\frac{{πBd}^{2}}{R}$.

点评 本题考查电磁感应规律、闭合电路欧姆定律、安培力公式、电流的定义式等等,难点是搞清楚磁通量的变化

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网