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如图所示在xoy所在的平面内,有两根金属丝MN和PQ,其形状分别满足方程y=asinmanfen5.com 满分网和y=-asinmanfen5.com 满分网,在两金属丝端点从M、P和N、Q之间各接二阻值为A的电阻丝,中间三个相交处均有绝缘表面层相隔,金属丝电阻不计.x<0的区域内存在垂直xoy平面向下的磁感应强度为B的匀强磁场.两金属丝在沿x轴负方向的外力作用下,以初速度v匀速进入磁场.
(1)用法拉第电磁感应定律证明,金属丝上的感应电流是正弦式电流.
(2)求将两金属丝全部拉入磁场中,外力所做的功.
(3)假设仅在manfen5.com 满分网<x<0的区域内存在垂xoy平面向下的磁感应强度为B的匀强磁场,求将两金属丝以速度v匀速拉过磁场外力所做的功.

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(1)根据法拉第电磁感应定律表示出感应电动势e的大小,再由欧姆定律得到感应电流的大小表达式.即可证明. (2)由上题结果可知金属丝中感应电流的最大值Im,可求得有效值I=,根据焦耳定律求两电阻丝的发热量,根据能量守恒得知,线框匀速运动时外力所做的功等于总热量. (3)先求出两金属丝拉入或拉出磁场时,感应电动势的最大值,得到有效值,根据焦耳定律求得外力做功;再用同样的方法求出线框通过磁场时外力做功,即可求得外力所做的总功. 【解析】 (1)在t-t+△t时间间隔内 △Φt=BLv△t=B•2asin•v△t=2Bavsin△t 据法拉第电磁感应定律E=得   e=2Bavsin 感应电流i==sin 可见金属丝上的感应电流是正弦式电流.证毕. (2)由上知:感应电流的最大值Im=,有效值为I== 根据功能关系得:W=Q=I2R总t=•(2R)= (3)①将两金属丝拉入或拉出磁场区域的过程中,感应电动势最大值为    Em1=2Bav 感应电流最大值 Im1== 拉力做功 W1=Q1== ②拉金属丝穿过磁场区域的过程中,感应电动势最大值为Em2=4Bav 感应电流最大值 Im2=2 拉力做功 W2=Q2=•(2R)= 故将两金属丝以速度v匀速拉过磁场外力所做的功为  W′=2W1+W2=2•+= 答: (1)证明略. (2)将两金属丝全部拉入磁场中,外力所做的功为. (3)将两金属丝以速度v匀速拉过磁场外力所做的功为.
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考点分析:
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开关S2
导线若干
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(2)按你所连接的电路,写出简要的测量步骤______
(3)利用已知量和测出的物理量表示电压表的内阻rV=______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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