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如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N=100,边长ab="1.0"m、bc="0.5"m,电阻r=2Ω。磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到0.

网友投稿  2023-04-19 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N =100,边长ab ="1.0" m、bc ="0.5" m,电阻r =2Ω。磁感应强度B在0 ~1 s内从零均匀变化到0.2 T。在1~5 s内从0.2 T均匀变化到-0.2 T,取垂直纸面向里为磁场的正方向。求:

(1)0.5s 时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向;
(2)在1~5s内通过线圈的电荷量q
(3)在0~5s内线圈产生的焦耳热Q

◎ 答案

(1)E=10V,感应电流方向为a?d?c?b?a (2)q=10C  (3)Q="100J"

◎ 解析

(1)要求解0.5s时的感应电动势,只能通过求平均感应电动势着眼。由于线圈与磁场方向垂直的有效面积不变,只是磁感应强度均匀变化,则0.5s的瞬时感应电动势正好与0 ~1 s的平均感应电动势相等。感应电流的方向可根据楞次定律来进行判断即可。(2)要分析1~5s的电荷量q,则只要根据求解即可;(3)由于磁场的变化分0 ~1 s和1 ~5 s两个不同的阶段,可从两阶段分别对线圈产生的焦耳热进行分析,运用即可求得。
(1)磁感应强度B在0 ~1 s 内从零均匀变化到0.2 T,故0.5s时刻的瞬时感应电动势的大小和0 ~1 s 内的平均感应电动势大小相等。则由感应电动势:且磁通量的变化量,可解得,代入数据得。0 ~1 s磁感应强度在逐渐增大,根据楞次定律:感应电流产生的磁场将与原磁场方向相反,则感应电流的方向为:a?d?c?b?a
(2)同理可得:,感应电流,电量
解得:,代入数据得:q=10C。
(3)0 ~1 s 内的焦耳热,且
1~5 s 内的焦耳热,由,代入数据得:
【考点定位】法拉第电磁感应定律、楞次定律、电荷量及焦耳热的综合。注意分阶段考虑,考查考生的分析能力、推理能力等。难度:中等。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N=100,边长ab="1.0"m、bc="0.5"m,电阻r=2Ω。磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到0.…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的磁变类问题】  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。



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