题目内容

如图甲所示,空间存在一有界匀强磁场,磁场的左边界如虚线所示,虚线右侧范围足够大,磁场方向竖直向下.在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框, ab边长为L=0.2m.线框质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω,在水平向右的外力F作用下,以初速度v0=1m/s一直做匀加速直线运动,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)若线框进入磁场过程中F做功为WF=0.27J,求在此过程中线框产生的焦耳热Q.

(1)0.5T;(2)0.75C;(3)0.12J;

【解析】

试题分析:(1)由图像分析可知:

当时刻,力 (1分)

此时电流 (1分)

当时刻,力 (1分)

此时电流 (1分)

当后,力 (1分)

联立方程并求解得: (2分)

(1分)

(2)根据题意: (1分)

平均电流 (1分)

平均电动势 (1分)

磁通量的变化量 (1分)

面积变化量 (1分)

代入数据并整理得: (1分)

(3)根据功能关系得:

(2分)

动能增量 (1分)

整理得: (2分)

考点:牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律、功能关系

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