如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连接,其余部分未与杆接触.杆电阻不计,导线电阻为

问题描述:

如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连接,其余部分未与杆接触.杆电阻不计,导线电阻为R,ab间距离为2L,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆距离都是d,在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域,磁场的宽度为L,磁感强度为B,现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动,t=0导线从时刻O点进入磁场,直到全部穿过过程中,外力F所做功为(  )
A.
4B
1个回答 分类:物理 2014-10-04

问题解答:

我来补答
金属导线在磁场中运动时,产生的电动势为:e=Bvy,y为导线切割磁力线的有效长度.
在导线运动的过程中,y随时间的变化为:
y=dsinπ
x
L=dsin
πvt
L=dsinωt,ω=
πv
L=ω
则导线从开始向右运动到L的过程中(如图)有:e1=Bvy=Bvd•sinωt
则此过程中电动势的最大值为:E1max=Bvd
此过程中电动势的有效值为:E1=
E1max

2
导线从L向右运动到2L的过程中(如图)有:e2=Bv•2y=2Bvd•sinωt
即:E2max=2Bvd
所以:E2=
2E1max

2
导线从2L向右运动到3L的过程与导线从开始向右运动L的过程相同(如图),则在这三段中运动的时间各为t,t=
L
v
在整个过程中产生的内能为:Q=

E21
R•t+

E22
Rt+

E21
R•t=
3B2d2Lv
R
因导线在拉力F的作用下匀速运动,所以拉力F所做的功全部转化为内能,即:W=Q=
3B2d2Lv
R
故选:B
 
 
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