問題詳情:
如圖*所示,空間存在一寬度爲2L的有界勻強磁場,磁場方向垂直紙面向裏.在光滑絕緣水平面內有一邊長爲L的正方形金屬線框,其質量m=1 kg、電阻R=4 Ω,在水平向左的外力F作用下,以初速度v0=4 m/s勻減速進入磁場,線框平面與磁場垂直,外力F大小隨時間t變化的圖線如圖乙所示.以線框右邊剛進入磁場時開始計時,求:
(1)勻強磁場的磁感應強度B;
(2)線框進入磁場的過程中,透過線框的電荷量q;
(3)判斷線框能否從右側離開磁場?說明理由.
【回答】
(1)由F-t圖象可知,線框加速度a==2 m/s2
線框的邊長L=v0t-at2=(4×1-×2×12) m=3 m
t=0時刻線框中的感應電流I=
線框所受的安培力F安=BIL
由牛頓第二定律F1+F安=ma
又F1=1 N,聯立得B= T
(2)線框進入磁場的過程中,平均感應電動勢=
平均電流=
透過線框的電荷量q=t
聯立得q=0.75 C.
(3)設勻減速運動速度減爲零的過程中線框透過的位移爲x.
由運動學公式得0-v=-2ax
代入數值得x=4 m<2L
所以線框不能從右側離開磁場.
*:(1) T (2)0.75 C (3)不能
知識點:專題八 電磁感應
題型:綜合題