◎ 题目

如图所示，匀强磁场磁感应强度 B=0.2T，磁场宽度 L=0.3m，一正方形金属框边长 ab=0.1m，每边电阻R=0.2Ω，金属框在拉力F作用下以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直．求： （1）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流i和a、b两端电压Uab随时间t的变化图线（规定以adcba为正方向）； （2）金属框穿过磁场区域的过程中，拉力F做的功； （3）金属框穿过磁场区域的过程中，导线ab上所产生的热量．

◎ 答案

（1）线框匀速穿过磁场，进入和穿出磁场时产生的感应电流大小相等，都为 i= Blabv R = 0.2×0.1×10 0.8 A=0.25A，根据楞次定律可知，进入磁场时感应电流方向沿adcba，是正值；穿出磁场时感应电流方向沿abcda，为负值．   进入磁场过程，a、b两端电压为 Uab1= 3 4 Blabv=0.15V    完全在磁场中运动时，a、b两端电压为 Uab2=Blabv=0.2V    穿出磁场过程，a、b两端电压为  Uab3= 1 4 Blabv=0.05V  画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流i随时间t的变化图线如图所示 （2）金属框进入和穿出磁场的过程中，所受的安培力大小为 F=BIlab= B2 l 2ab v R = 0.22×0.12×10 0.8 N=5×10-3N    由平衡条件得，拉力大小为 F拉=F=5×10-3N    拉力做功为 W=F拉×2lbc=5×10-3×2×0.1=1×10-3J       （3）根据能量守恒得导线ab上所产生的热量为  Qab= 1 4 W=2.5×10-4J            答：（1）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流i随时间t的变化图线如图所示． （2）画出两端电压Uab随时间t的变化图线如图所示． （3）金属框穿过磁场区域的过程中，拉力F做的功为1×10-3J． （4）金属框穿过磁场区域的过程中，导线ab上所产生的热量是2.5×10-4J．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，匀强磁场磁感应强度B=0.2T，磁场宽度L=0.3m，一正方形金属框边长ab=0.1m，每边电阻R=0.2Ω，金属框在拉力F作用下以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保…”主要考查了你对  【导体切割磁感线时的感应电动势】，【电磁感应现象中的磁变类问题】，【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。