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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27-1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E1;

b.在金属棒产生电动势的过程中,请画图说明是什么力充当非静电力,并根据电动势的定义式求出这个非静电力产生的电动势表达式E2;

(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27-2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B0,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Bt随时间t的变化关系为Bt=B0+kt。求圆形导线环中的感应电动势E3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F3的大小。

高二物理解答题中等难度题

少年,再来一题如何?
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