問題詳情:
如圖所示,用質量為m、電阻為R的均勻導線做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ,線框每一邊的電阻都相等.將線框置於光滑絕緣的水平面上.在線框的右側存在豎直方向的有界勻強磁場,磁場邊界間的距離為2l,磁感應強度為B.在垂直MN邊的水平拉力作用下,線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場.在運動過程中線框平面水平,且MN邊與磁場的邊界平行.求:
(1)線框MN邊剛進入磁場時,線框中感應電流的大小;
(2)線框MN邊剛進入磁場時,M、N兩點間的電壓UMN;
(3)在線框從MN邊剛進入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中,水平拉力對線框所做的功W.
【回答】
考點: 導體切割磁感線時的感應電動勢;動能定理的應用;電功、電功率;焦耳定律.
專題: 電磁感應與電路結合.
分析: (1)由導體切割磁感線時電動勢公式可得出電動勢,由閉合是路歐姆定律可得出電路中的電流;
(2)MN間的電壓應為路端電壓,則由閉合電路歐姆定律可得出結果;
(3)由勻速運動公式可得出電線框運動的時間,由焦耳定律可得出線框中產生的焦耳熱;由能量守恆可得出外力所做的功.
解答: 解:(1)線框MN邊在磁場中運動時,感應電動勢E=BLv
線框中的感應電流 I==;
(2)M、N兩點間的電壓為電源的輸出電壓,由閉合電路歐姆定律可得出
UMN=E=BLv
(3)線框運動過程中有感應電流的時間 t=
此過程線框中產生的焦耳熱Q=I 2Rt=
根據能量守恆定律得水平外力做功W=Q=.
點評: 電磁感應中常常考查與電路的結合及能量的轉化關係,在解題時要注意哪部分導體可以看作電源,分清內外電路;同時要注意分析能量的轉化一守恆.
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:計算題