如图所示,正方形线框abcd放在光滑绝缘的水平面上,其边长L=0.5m、质量m=0.5kg、电阻R=0.5Ω,M、N分别为线框ad、bc边的中点.图示两个虚线区域内分别有竖直向下和向上的匀

◎ 题目

如图所示,正方形线框abcd放在光滑绝缘的水平面上,其边长L=0.5m、质量m=0.5kg、电阻R=0.5Ω,M、N分别为线框ad、bc边的中点.图示两个虚线区域内分别有竖直向下和向上的匀强磁场,磁感应强度均为B=1T,PQ为其分界线.线框从图示位置以速度v0=2m/s匀速向右滑动,当MN与PQ重合时,线框的速度v1=1m/s,此时立刻对线框施加一沿运动方向的水平拉力,使线框匀速运动直至完全进入右侧匀强磁场区域.求:

(1)线框由图示位置运动到MN与PQ重合的过程中磁通量的变化量;
(2)线框运动过程中最大加速度的大小;
(3)线框在图示位置起直至完全进入右侧匀强磁场区域运动过程中,线框中产生的焦耳热.

◎ 答案

(1)0.25Wb (2) (3)1.25J

◎ 解析


试题分析:(1)MN与PQ重合时,穿过线框的磁通量为零,故磁通量的变化量为
   
(2)cd边刚过PQ的瞬间,线框中的感应电动势 
感应电流的大小为  
线框所受安培力的大小为F=2BIL=2′1′4′0.5N=4N 
线框加速度的大小为 
(3)MN到达PQ前,由能量守恒可知,线框中产生的焦耳热为

MN与PQ重合的时刻,线框中的感应电动势 
MN经过PQ后,线框中产生的焦耳热 
故在整个运动过程中,线框中产生的焦耳热为
点评:当线框靠惯性进入右侧磁场阶段,电流是变化的,要根据功能关系算出产生的焦耳热,外力作用下匀速进入右侧磁场阶段,电流不变,用焦耳定律算出焦耳热。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,正方形线框abcd放在光滑绝缘的水平面上,其边长L=0.5m、质量m=0.5kg、电阻R=0.5Ω,M、N分别为线框ad、bc边的中点.图示两个虚线区域内分别有竖直向下和向上的匀…”主要考查了你对  【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。

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