题目内容


如图甲所示,光滑水平面上有一辆小车,在小车上竖直固定着一个长度L=0.2m正方形线圈,线圈匝数n=10,总电阻为R=0.4Ω,小车和线圈的总质量为m=0.1kg。小车最初静止,线圈的右边刚好与宽为dd>L)的有界匀强磁场的左边界重合。磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度为B=0.20T。现使小车在外力F的作用下穿过磁场区域。测得线圈的感应电动势大小随时间变化的图像如图乙所示(图中虚线表示无感应电动势)。时刻线圈左边刚好在磁场右边界上,求:(,最终结果保留两位有效数字)

(1)第1s内流过线圈的电荷量

(2)在第1s内外力F做功W=0.0293J,则这1s内线圈产生的热量Q

(3)写出外力F随时间t变化的关系式;

(4)时刻线圈的发热功率P与外力F的功率;


:(1)流过线圈的电荷量(2分)

(2)因为,,所以

即匀加速进入磁场:,可解得(1分)

1s时速度为,由动能定理得(1分)

(1分)

(3)

所以(1分)

1s-2s:F为恒力F=ma=0.04N(1分)

2s时:(1分)

(1分)

2s-2.25s: (1分)

(4)时: (1分)

(1分)


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