如圖所示精英家教網(wǎng),正方形線框 abcd 的總電阻為0.04Ω,質(zhì)量為  6.4g,邊長為0.4m,用絕緣絲線豎直懸掛,其 ab 邊水平.圖中兩虛線之間是垂直于線框平面向里的勻強磁場,磁場上邊界正好通過ac和bd的中點.磁感應(yīng)強度從0.2T開始以0.1T/s的變化率均勻增大. 問:
(1)經(jīng)多長時間懸線的拉力為零?
(2)寫出懸線拉力F 與時間 t 關(guān)系表達式;
(3)畫出在懸線拉力F 減小到零的過程中,F(xiàn) 隨時間 t 變化的關(guān)系圖線.
分析:(1)根據(jù)磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律,結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律,并由重力等于安培力,即可求解;
(2)根據(jù)平衡方程,從而確定力與時間的關(guān)系式;
(3)由第2問題,可作出力與時間的圖線.
解答:精英家教網(wǎng)解:(1)磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律:B=B0+
△B
△t
t
-----①
磁感應(yīng)強度變化過程中線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:
E=
△?
△t
=
△B?S
△t
=
△BL2
2△t
-------------------②
線框中感應(yīng)電流   I=
E
R
=
△BL2
2△tR
-----------------------③
由懸線拉力為零,故mg=BIL------------------------------④
將①③式帶入④式,得:mg=(B0+
△B
△t
t)
△BL2
2△tR
L
---------------------⑤
將數(shù)據(jù)帶入可解得:t=6s----------------⑥
(2)由受力平衡:F+BIL=mg-------------------⑦
得:F=mg-BIL=0.048-0.008t---------------------⑧
(3)畫出上述函數(shù)的變化關(guān)系,可作出如上圖所示.
答:(1)經(jīng)6s時間懸線的拉力為零;
(2)寫出懸線拉力F 與時間 t 關(guān)系表達式F=0.048-0.008t;
(3)畫出在懸線拉力F 減小到零的過程中,F(xiàn) 隨時間 t 變化的關(guān)系圖線如右上圖所示.
點評:考查法拉第電磁感應(yīng)定律、平衡方程等規(guī)律,并掌握由關(guān)系式作出圖線的方法.理解圖線的橫、縱截距的含義.
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如圖所示,正方形線框在F=21N的恒力作用下向上通過水平勻強磁場,磁場寬度h=1m,磁感應(yīng)強度B=1T.線框邊長L=1m,質(zhì)量m=0.1kg,電阻R=1Ω,線框從1處由靜止開始運動,當cd邊剛進入磁場時線框恰好勻速,求線框從1位置開始運動到完全穿過磁場到達2位置的過程中,恒力F做的功和線框中產(chǎn)生的焦耳熱分別是多少?(g取10m/s2

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(1)在線圈中標出感應(yīng)電流的方向.
(2)絕緣絲線上的承受力是減小還是增大?如果減小,經(jīng)過多長時間絲線的拉力為零?如果增大,經(jīng)過多長時間絲線被拉斷?

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