如图甲所示,空间存在一宽度为2L有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框,其质量m=1kg、电阻R=4Ω,在水平向左的外力F作用下,

◎ 题目

如图甲所示,空间存在一宽度为2L有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框,其质量m=1kg、电阻R=4Ω,在水平向左的外力F作用下,以初速度v0=4m/s匀减速进入磁场,线框平面与磁场垂直,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;
(3)判断线框能否从右侧离开磁场?说明理由。

◎ 答案

(1)0.33T(2)0.75C (3)不能

◎ 解析


试题分析:
(1)由F-t图像可知,1s后线圈全部进入磁场,线圈只受外力作用,可求其线框加速度
线框的边长 =3m
t=0时刻线框中的感应电流
线框受的安培力F=BIL
由牛顿第二定律  F1+F=ma
又F1=1N,联立得B=1/3T=0.33T
(2)线框进入磁场的过程中,平均感生电动势
平均电流
通过线框的电荷量为=0.75C
(3)设匀减速运动速度减为零时的位移为x
由运动学公式得
带入数值得 x=4m<2L
所以线框不能从右侧离开磁场。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,空间存在一宽度为2L有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框,其质量m=1kg、电阻R=4Ω,在水平向左的外力F作用下,…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  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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