(2011?開封二模)將一根絕緣硬金屬導(dǎo)線彎曲成一個(gè)完整的正弦曲線形狀,它通過兩個(gè)小金屬環(huán)與長直金屬桿導(dǎo)通,在外力F作用下,正弦金屬線可以在桿上無摩擦滑動.桿的電阻不計(jì),導(dǎo)線電阻為R,ab間距離為2L,導(dǎo)線組成的正弦圖形頂部或底部到桿的距離都是d,在導(dǎo)線和桿的平面內(nèi)有一有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場的寬度為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,現(xiàn)在外力F作用下導(dǎo)線沿桿以恒定的速度V向右運(yùn)動,t=0時(shí)刻導(dǎo)線從O點(diǎn)進(jìn)入磁場,直到全部穿過過程中,外力F做的功為( 。
分析:正弦曲線形狀金屬導(dǎo)線以恒定的速度v穿過磁場過程中,線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流,求出感應(yīng)電動勢的最大值,再求出有效值,根據(jù)功能關(guān)系求解外力F所做的功.
解答:解:金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時(shí)值為e=Byv,y是有效切割長度.y=dsinωt
得到 e=Bdvsinωt,ω=
T
=
2L
v
=
πv
L
不變
則線圈中產(chǎn)生的是正弦式交變電流,其感應(yīng)電動勢的有效值為E=
2
2
Bdv

因?yàn)榫圈進(jìn)入和穿出磁場產(chǎn)生的內(nèi)能相等,外力做功相等.
導(dǎo)線全部穿過磁場過程,導(dǎo)線的總位移為3L,則外力F所做功為W=3
E2
R
t
=3
(
2
2
Bdv)2
R
?
L
v
=
3B2d2Lv
R

故選C
點(diǎn)評:本題是電磁感應(yīng)與交變電流的知識綜合題,考查學(xué)生的遷移能力.交變電流求熱量時(shí),要用有效值.
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