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          50条信息

            • 1.

              电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置,在不同的电源中,非静电力做功的本领也不相同,物理学中用电动势来表明电源的这种特性。


              \((1)\)如图\(1\)所示,固定于水平面的\(U\)形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为\(B\),金属框两平行导轨间距为\(l\)。金属棒\(MN\)在外力的作用下,沿框架以速度\(v\)向右做匀速直线运动,运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为\(e\)。

              \(a.\) 请根据法拉第电磁感应定律,推导金属棒\(MN\)切割磁感线产生的感应电动势\(E_{1}\);

              \(b.\)在金属棒产生电动势的过程中,请说明是什么力充当非静电力,并求出这个非静电力\(F\)\({\,\!}_{1}\)的大小。

              \((2)\)由于磁场变化而产生的感应电动势,也是通过非静电力做功而实现的。在磁场变化时产生的电场与静电场不同,它的电场线是闭合的,我们把这样的电场叫做感生电场,也称涡旋电场。在涡旋电场中电场力做功与路径有关,正因为如此,它是一种非静电力。如图\(2\)所示,空间存在一个垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为\(B_{0}\),磁场区域半径为\(R\)。一半径为\(r\)的圆形导线环放置在纸面内,其圆心\(O\)与圆形磁场区域的中心重合。已知电子的电荷量为\(e\)。

              \(a.\)如果磁感应强度\(B_{t}\)随时间\(t\)的变化关系为\(B_{t}=B_{0}+kt\)。求圆形导线环中的感应电动势\(E_{2}\)的大小;

              \(b.\)上述感应电动势中的非静电力来自于涡旋电场对电子的作用。求上述导线环中电子所受非静电力\(F\)\({\,\!}_{2}\)的大小。

            • 2.

              如图所示,固定于水平面上的金属框架\(CDEF\)处在竖直向下的匀强磁场中。\(t=0\)时,磁感应强度为\(B_{0}\),此时金属棒\(MN\)的位置恰好使\(MDEN\)构成一个边长为\(l\)的正方形。已知金属棒\(MN\)的电阻为\(r\),金属框架\(DE\)段的电阻为\(R\),其他电阻不计。


              \((1)\)若金属棒\(MN\)保持静止,磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化,求回路中的感应电动势。

              \((2)\)若磁感应强度\(B_{0}\)保持不变,金属棒\(MN\)以速度\(v_{0}\)贴着金属框架向右匀速运动,会产生感应电动势,相当于电源。用电池、电阻等符号画出这个装置的等效电路图,并求通过回路的电流大小。

              \((3)\)若金属棒\(MN\)以速度\(v_{0}\)贴着金属框架向右匀速运动,为使回路中不产生感应电流,从\(t=0\)开始,磁感应强度\(B\)应怎样随时间\(t\)变化?请推导\(B\)与\(t\)的关系式。

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