Question

【題目】如圖所示，在光滑、絕緣的水平面上，虛線MN的右側存在磁感應強度大小為B=2T、方向豎直向下的勻強磁場，MN的左側有一個質量m=0.1kg、bc邊的長度、總電阻R=2Ω的矩形線圈abcd.t=0時，用恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速直線運動，經過1s，線圈的bc邊到達磁場邊界MN，此時立即將拉力F改為變力，又經過1s，線圈恰好完全進入磁場.整個運動的過程中，線圈中的感應電流I隨時間t變化的圖像如圖乙所示.求：

（1）線圈bc邊剛進入磁場時的速度和線圈在第1s內運動的距離x

（2）線圈ab邊的長度

（3）線圈ad邊剛進入磁場時拉力的功率.

Answer 1

【答案】(1) （2）1m（3）0.33W

【解析】

（1）線圈在磁場中運動時，感應電流，由圖乙可知，電流隨時間均勻增大，故線圈在磁場中做勻加速運動，時，線圈的bc邊剛進入磁場，感應電流

由圖中可讀出

聯立解得

故線圈在第1s內的位移.

（2）時，感應電流

解得線圈的速度；

故線圈ab邊的長度.

（3）線圈在磁場中運動的加速度

線圈ad邊剛進入磁場時，有

解得拉力F=0.22N

故拉力的功率