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如图所示,一只横截面积为S=0.10m2,匝数为120匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中,线圈的总电阻为R=1.2Ω.该匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如右图所示.求:⑴从t=0到t=0.30s时间内,通过该线圈任意一个横截面的电荷量q为多少?⑵这段时间内线圈中产生的电热Q为多少?

答案

(1)q=2C。

(2)电路中产生的热量为Q2=I22RΔt2=12J;Q=Q1+Q2=18J。


解析:

(1)从t=0到t=0.20s时间内,由法拉第电磁感应定律知回路中的电动势为:E1=Δφ1/Δt1=NSΔB1/Δt1,电路中的电流为:I1=E1/R,这段时间内通过的电量为q1=I1Δt1=1C;从t=0.2s到t=0.30s时间内,由法拉第电磁感应定律知回路中的电动势为:E2=Δφ2/Δt2=NSΔB2/Δt2,电路中的电流为:I2=E2/R,这段时间内通过的电量为q2=I2Δt2=1C;,从t=0到t=0.30s时间内,通过该线圈任意一个横截面的电荷量q=2C。

(2)上式知:从t=0到t=0.20s时间内,电路中的电流为:I1=E1/R=5A,此时电路中产生的热量为Q1=I21RΔt1=6J;从t=0.2s到t=0.30s时间内,电路中的电流为:I2=E2/R=5A,此时电路中产生的热量为Q2=I22RΔt2=12J;Q=Q1+Q2=18J。

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