题目内容
【题目】如图甲所示,矩形导体框架abcd竖直固定放置,ab平行于dc且ab边长L= 0.20m,框架上连接定值电阻R= 9Ω,其余电阻不计。匝数n =300匝、横截面积S =0.01m2、阻值r=1Ω的线圈亦竖直固定放置,通过导线和开关K与导体框架相连。导体框架和整个线圈均处于沿其轴线方向的匀强磁场中,选向上的方向为磁感应强度B的正方向,匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。在t=0时刻,闭合开关K,求∶
(1)在前10s内,线圈中感应电动势的大小。
(2)若忽略感应电流磁场的影响,那么,在t1=22s时刻,ab边所受安培力的大小和方向。
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【答案】(1)3V;(2)
N,方向垂直于纸面向里。
【解析】
(1)设前10s内,线圈中感应电动势的大小为
。由法拉第电磁感应定律得:
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其中
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联立解得
V
(2)在20s~25s内,由楞次定律得,线圈中电流方向为俯视逆时针方向,所以
边中的电流方向为由
向
,设线圈中的感应电动势大小为
。由法拉第电磁感应定律得
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设电路中电流的大小为
,由闭合电路的欧姆定律得
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设
s时刻,磁感应强度的大小为
,由图像可得
T=0.6T
此时,设
边所受安培力的大小为
,由安培力公式得
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联立解得
N
由左手定则判断可得,
边所受安培力
的方向垂直于纸面向里
练习册系列答案
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