如图所示,用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ,线框每一边的电阻都相等.将线框置...
来源:语文精选馆 3.02W
问题详情:
如图所示,用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ,线框每一边的电阻都相等.将线框置于光滑绝缘的水平面上.在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场,磁场边界间的距离为2l,磁感应强度为B.在垂直MN边的水平拉力作用下,线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场.在运动过程中线框平面水平,且MN边与磁场的边界平行.求:
(1)线框MN边刚进入磁场时,线框中感应电流的大小;
(2)线框MN边刚进入磁场时,M、N两点间的电压UMN;
(3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中,水平拉力对线框所做的功W.
【回答】
考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理的应用;电功、电功率;焦耳定律.
专题: 电磁感应与电路结合.
分析: (1)由导体切割磁感线时电动势公式可得出电动势,由闭合是路欧姆定律可得出电路中的电流;
(2)MN间的电压应为路端电压,则由闭合电路欧姆定律可得出结果;
(3)由匀速运动公式可得出电线框运动的时间,由焦耳定律可得出线框中产生的焦耳热;由能量守恒可得出外力所做的功.
解答: 解:(1)线框MN边在磁场中运动时,感应电动势E=BLv
线框中的感应电流 I==;
(2)M、N两点间的电压为电源的输出电压,由闭合电路欧姆定律可得出
UMN=E=BLv
(3)线框运动过程中有感应电流的时间 t=
此过程线框中产生的焦耳热Q=I 2Rt=
根据能量守恒定律得水平外力做功W=Q=.
点评: 电磁感应中常常考查与电路的结合及能量的转化关系,在解题时要注意哪部分导体可以看作电源,分清内外电路;同时要注意分析能量的转化一守恒.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:计算题