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d(d>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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