题目内容
在光滑水平面上,有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd,在水平外力的作用下,从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动,穿过磁感应强度为B的匀强磁场,平行磁场区域的宽度大于线框边长,如图甲所示。测得线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示。已知图像中四段时间分别为Δt1、Δt2、Δt3、Δt4。
(1)比较Δt1、Δt3两段时间内水平外力的大小。
(2)若已知Δt2∶Δt3∶Δt4=2∶2∶1,则线框边长与磁场宽度比值为多少?
(3)若bc边刚进入磁场时测得线框速度v,bc两点间电压U,求Δt2时间内,线框中的平均感应电动势。
(1)相等。因为Δt1、Δt3两段时间无感应电流,即无安培力,则线框做匀加速直线运动的合外力为水平外力。(2分)
(2)设线框加速度a,bc边进入磁场时速度v,Δt2=Δt3=2Δt4=2Δt,线框边长l,磁场宽L
根据三段时间内线框位移,得
(1分)
(1分)
(1分)
解得l/L=7∶18 (2分)
(3)bc间电压U,则感应电动势
(2分)
设线框边长l,则4U/3=Blv
(1分)
Δt1时间内,平均感应电动势E=NΔφ/Δt2=Bl2/Δt2 (1分)
联立得E=16U2/(9Bv2Δt2) (1分)
| A、做加速运动 | B、做减速运动 | C、做匀速运动 | D、以上运动都可能 |