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如图甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场,...

如图甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直.金属线圈所围的面积S=200cm2,匝数n=1000,线圈电阻r=1.0Ω.线圈与电阻R构成闭合回路,电阻的阻值R=4.0Ω.匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示,求:
(1)在t=2.0s时刻,穿过线圈的磁通量和通过电阻R的感应电流的大小;
(2)在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率;
(3)0--6.0s内整个闭合电路中产生的热量.

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(1)由图读出磁通量的变化率,根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,由欧姆定律求解感应电流的大小. (2)由P=I2R求出电阻R消耗的电功率. (3)根据焦耳定律分别求出0~4.0s时间内和4.0s~6.0s时间内的热量,再求总和. 【解析】 (1)根据法拉第电磁感应定律,0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流.       t1=2.0s时的感应电动势:E1=-----①   根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流--------②                         解得  I1=0.2A         (2)在4-6S时间内     E2=---------------③                           则5S时的电流为---------------④       在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率   P=I22R--------------------⑤                由③④⑤可得 P=2.56W    (3)根据焦耳定律,0~4.0s内闭合电路中产生的热量                   Q1=I12(r+R)△t1=0.8 J                         在4.0s~6.0s时间内闭合电路中产生的热量 Q2=I22(r+R)△t2=6.4J       故0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量Q=Q1+Q2=7.2J. 答:(1)在t=2.0s时刻,通过电阻R的感应电流的大小为0.2A     (2)在t=2.0s时刻,电阻R消耗的电功率为2.56W     (3)0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量为.2J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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