答
(1)线圈以速度v匀速进入磁场,当CD边在磁场中时,线框中感应电动势E1=BLv,其中L为CD边的长度.
此时线框中的感应电流为:I1==,其中R为线框的总电阻.
同理,线圈以速度2v匀速进入磁场时,线框中的感应电流最大值为:I2==
所以第二次与第一次线圈中最大电流之比为2:1
(2)线圈以速度v匀速进入磁场,当CD边在磁场中时,CD边受安培力最大,最大值为:
F1=BI1L=.
由于线圈做匀速运动,所以此时外力也最大,且外力大小等于安培力大小,此时外力的功率为:
P1=F1v=.
同理,线圈以速度2v匀速进入磁场时,外力的最大功率为:P2=.
所以第二次与第一次外力做功的最大功率之比为4:1
(3)线圈以速度v匀速进入磁场,线框中的感应电流为:I1==
设AD边长为l,则线框经过时间t=完全进入磁场,此后线框中不再有感应电流.所以第一次线框中产生的热量为:Q1=Rt=R=
同理,线圈以速度2v匀速进入磁场时,线框中产生的热量为:Q2=
所以第二次与第一次线圈中产生热量之比为2:1
答:(1)第二次与第一次线圈中最大电流之比为2:1;
(2)第二次与第一次外力做功的最大功率之比为4:1;
(3)第二次与第一次线圈中产生热量之比为2:1.
答案解析:(1)根据切割公式E=BLv求解电动势,根据I=求解电流;
(2)线框匀速进入匀强磁场,安培力与外力平衡,根据安培力公式求解安培力,再结合平衡条件得到外力,最后根据P=Fv求解外力的功率;
(3)根据t=求解时间,根据Q=I2Rt求解热量.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.
知识点:本题关键明确线圈进入磁场过程中,电动势E=BLv,然后根据P=Fv求解功率,根据Q=I
2Rt求解热量.