一个有左边界匀强磁场区域如图甲所示,质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L,线圈一半在磁场内,一半在磁场外,磁感强度为B0.t=0时刻磁场开始均匀减小,线

◎ 题目

一个有左边界匀强磁场区域如图甲所示,质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L,线圈一半在磁场内,一半在磁场外,磁感强度为B0.t=0时刻磁场开始均匀减小,线圈中产生感应电流,在磁场力作用下运动,v-t图象如图乙,图中斜向虚线为过O点速度图线的切线,数据由图中给出,不考虑重力影响.则磁感强度的变化率为______,t3时刻回路中的电功率为______.

◎ 答案

(1)由v-t图可知道,刚开始t=0时刻线圈加速度为:a=
v0
t1
…①
此时感应电动势:E=
△Φ
△t
=
△B
△t
L2…②
I=
E
R
=
△B
△t
?
L2
R
…③
线圈此刻所受安培力为:F=B0IL=
B0L3
R
…④
据牛顿第二定律得:F=ma…⑤
联立①④⑤得:
△B
△t
=
mv0R
B0t1L3

(2)线圈t2时刻开始做匀速直线运动,有两种可能:
(a)线圈没有完全进入磁场,磁场就消失,所以没有感应电流,回路电功率P=0.
(b)磁场没有消失,但线圈完全进入磁场,尽管有感应电流,所受合力为零,同样做匀速直线运动
P=
E2
R
=
(2L2?
△B
△t
)2
R
=
4m2v02R
B02t12L2

故答案为:
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mv0R
B0t1L3
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