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导体切割磁感线时的感应电动势
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如图所示,空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场区域,磁场的磁感强度大小为B=0.6T.边长为L=0.5m的正方形金属框abcd(以下简称方框)被固定在光滑的绝缘水平面上,
网友投稿 2023-04-18 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图所示,空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场区域,磁场的磁感强度大小为B=0.6T.边长为L=0.5m的正方形金属框abcd(以下简称方框)被固定在光滑的绝缘水平面上,其外侧套着一个质量为m=0.4kg、与方框边长相同的U型金属框架MNPQ(以下简称U型框),U型框与方框之间接触良好且无摩擦.NP、bc、ad三边的电阻均为r=0.2Ω,其余部分电阻不计.U型框从图示位置开始以初速度v
0
=1.2m/s向右以a=-1.5m/s
2
作匀变速运动.问:.
(1)开始时流过U型框的电流大小和方向如何?
(2)开始时方框上ad边的热功率多大?
(3)当U型框NP边与方框bc边间的距离为0.29m时作用在U型框上的外力大小和方向如何?
◎ 答案
(1)开始时线框产生的感应电动势为E=BLv
0
=0.6×0.5×1.2V=0.36V
回路总电阻R
总
=r+
r
2
=0.3Ω
回路总电流
I
总
=
E
R
总
=
0.36
0.3
A=1.2A
由右手定则判断得知:流过U型框的电流方向Q→P→N→M.
(2)流过ad的电流大小 I
ad
=
1
2
I
总
=0.6A
所以ad边的热功率为P
ad
=
I
2ad
r
=0.6
2
×0.2W=0.072W
(3)设U型框运动到位移x时速度为v
t
,则根据运动学公式有
v=
v
20
-2ax
此时感应电动势 E=BLv=BL
v
20
-2ax
感应电流 I=
E
R
总
=
BL
v
20
-2ax
R
总
经过此位置时的安培力大小:F
A
=BIL=
B
2
L
2
v
20
-2ax
R
总
由于U型框作匀变速运动,当它向右经过此位置时,有
F+F
A
=ma
得 F=ma-F
A
=ma-
B
2
L
2
v
20
-2ax
R
总
代入解得,F=0.33N,方向向左;
当它向右经过此位置时,有
F-F
A
=ma
则得F=ma+F
A
=ma+
B
2
L
2
v
20
-2ax
R
总
代入解得F=0.87N,方向向左.
答:
(1)开始时流过U型框的电流大小是1.2A,方向为Q→P→N→M.
(2)开始时方框上ad边的热功率是0.072W.
(3)当U型框NP边与方框bc边间的距离为0.29m时:当它向右经过此位置时,外力大小为0.33N,方向向左;当它向左经过此位置时,外力大小为0.87N,方向向左.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场区域,磁场的磁感强度大小为B=0.6T.边长为L=0.5m的正方形金属框abcd(以下简称方框)被固定在光滑的绝缘水平面上,…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202304/451134.html
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