Question

如圖甲所示，空間有Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)兩個(gè)有理想邊界的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向如圖所示。兩磁場區(qū)域之間有寬度為s的無磁場區(qū)域Ⅱ。abcd是由均勻電阻絲做成的邊長為L（L＞s）的正方形線框，每邊的電阻為R。線框以垂直磁場邊界的速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，從Ⅰ區(qū)經(jīng)過Ⅱ區(qū)完全進(jìn)入Ⅲ區(qū)，線框ab邊始終與磁場邊界平行。求：

（1）當(dāng)ab邊在Ⅱ區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，dc邊所受安培力的大小和方向；

（2）線框從完全在Ⅰ區(qū)開始到全部進(jìn)入Ⅲ區(qū)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱；

（3）請?jiān)趫D乙的坐標(biāo)圖中畫出，從ab邊剛進(jìn)入Ⅱ區(qū)，到cd邊剛進(jìn)入Ⅲ區(qū)的過程中，

d、a兩點(diǎn)間的電勢差U_da隨時(shí)間t變化的圖線。其中E₀ = BLv 。

 

Answer 1

（1）　；方向水平向左　   （2）

             （3）

解析:

(1)　dc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢　E = BLv   　　（1分）

線框中的感應(yīng)電流  　　     　（1分）

dc邊所受的安培力　　　F = BIL　　　 （1分）

求出　　　　　　　　　　　（1分）

　　　　　　　　　　方向水平向左　　（1分）

（2） ab邊經(jīng)過Ⅱ區(qū)時(shí)，設(shè)電流為I₁，所用時(shí)間為t₁，產(chǎn)生的熱為Q₁

有         　　　　　　　　（1分）

     　　（1分）

　　　　由焦耳定律　　　　Q₁ = I₁ ²·4R t₁（1分）

    從ab邊進(jìn)入Ⅲ區(qū)到cd邊進(jìn)入Ⅱ區(qū)，設(shè)電流為I₂，所用時(shí)間為t₂，產(chǎn)生的熱為Q_,2 有　　　　　　　　　　　   （1分）

       （1分）

    由焦耳定律        Q₂ = I₂ ²·4R t₂    （1分）                         

整個(gè)過程中產(chǎn)生的熱　Q = 2Q₁ + Q₂（1分）

求出　　　　　   （1分）                  

（3）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（橫軸時(shí)間標(biāo)對1分，

縱軸電勢差標(biāo)對1分，

圖線每段1分）