题目内容
如图甲所示,一正方形单匝线框abcd放在光滑绝缘水平面上,线框边长为L、质量为m、电阻为R,该处空间存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场,其右边界MN平行于ab,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,已知
时刻B=
.问:
(1)若线框保持静止,则在时间
内产生的焦耳热为多少?
(2)若线框从零时刻起,在一水平拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,经过时间
线框cd边刚要离开边界MN,则在此过程中拉力做的功为多少?(设线框中产生的感应电流大小为I)
王怡同学解法:由匀加速直线运动规律,经过时间
线框的位移为s=
a
;由牛顿第二定律:F-
IL=ma;所以W=Fs=
m
+
ILa
.你认为王怡同学的解法是否正确,若不正确,请你写出正确的解法.

| t | 0 |
| B | 0 |
(1)若线框保持静止,则在时间
| t | 0 |
(2)若线框从零时刻起,在一水平拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,经过时间
| t | 0 |
王怡同学解法:由匀加速直线运动规律,经过时间
| t | 0 |
| 1 |
| 2 |
| t | 20 |
| B | 0 |
| 1 |
| 2 |
| a | 2 |
| t | 20 |
| 1 |
| 2 |
| B | 0 |
| t | 20 |
(1)线框中产生的感应电动势 E=
=
,
感应电流为 I=
=
.
故在时间
内产生的焦耳热为Q=I2Rt0=
(2)王怡同学解法不正确.
正确解法:由匀速直线运动规律,经过时间t0线框的位移 s=
a
线框处在匀强磁场中所受的安培力的合力为零,则根据牛顿第二定律得;F=ma,
所以W=Fs=
ma2
答:
(1)若线框保持静止,则在时间
内产生的焦耳热为
.
(2)王怡同学的解法不正确,正确解法见上.
| △φ |
| △t |
| L2B0 |
| t0 |
感应电流为 I=
| E |
| R |
| L2B0 |
| Rt0 |
故在时间
| t | 0 |
L4
| ||
| Rt0 |
(2)王怡同学解法不正确.
正确解法:由匀速直线运动规律,经过时间t0线框的位移 s=
| 1 |
| 2 |
| t | 20 |
线框处在匀强磁场中所受的安培力的合力为零,则根据牛顿第二定律得;F=ma,
所以W=Fs=
| 1 |
| 2 |
| t | 20 |
答:
(1)若线框保持静止,则在时间
| t | 0 |
L4
| ||
| Rt0 |
(2)王怡同学的解法不正确,正确解法见上.
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