解题思路:通过法拉第电磁感应定律求出各段时间内的感应电动势大小,再通过焦耳定律与欧姆定律来综合求解.
由磁通量随时间变化的图线可知在t=0到时间内,
环中的感应电动势E1=
φ0
1
4T=
4φ0
T①
在t=
T
4到t=
T
2时间内,环中的感应电动势E2=0.②
在t=
T
2到t=
3T
4时间内,环中的感应电动势E3=
4Φ0
T,③
t=
3T
4到t=0时间内,环中的感应电动势E4=0.④
由欧姆定律可知以上各段时间内环中电流分别为i=
4Φ0
TR,i2=0,i3=
4Φ0
TR,i4=0.⑤
当t=2T时间内环所消耗的电能 W=2(
i21R
T
4+
i23R
T
4).⑥
由⑤、⑥式得W=16
φ20
RT.⑦
答:在t=0到t=2T的时间内,金属环所产生的电热为16
φ20
RT.
点评:
本题考点: 法拉第电磁感应定律;闭合电路的欧姆定律;电磁感应中的能量转化.
考点点评: 考查学生对法拉第电磁感应定律、欧姆定律、焦耳定律的理解与掌握,注意要分时段来求感应电动势及焦耳热.