Question

如圖所示，空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T．一質(zhì)量m＝0.1 kg，總電阻r＝0.4 Ω，邊長d＝0.5 m的正方形均勻?qū)�體框平放在粗糙的水平地面上，在一與導(dǎo)體框平面始終垂直的外力作用下做如下運(yùn)動(dòng)：首先外力作用在AB邊上，線框繞CD邊順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180°，然后外力作用到CD邊上，線框繞AB邊順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180°……如此不斷重復(fù)，線框在地面上向右翻轉(zhuǎn)，線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度ω＝0.4 rad/s保持恒定．

(1)線框繞CD邊轉(zhuǎn)動(dòng)，求當(dāng)DA邊轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)AB邊上所加水平外力的大小；

(2)求從線框繞CD邊開始轉(zhuǎn)動(dòng)到DA邊豎直的這四分之一圈內(nèi)線框上產(chǎn)生的電熱；

(3)從運(yùn)動(dòng)開始作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，求出在第一個(gè)周期內(nèi)AB兩點(diǎn)間的電勢差U_AB隨時(shí)間t變化的關(guān)系，并作出U_AB隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線．

Answer 1

答案：
解析：

(1)當(dāng)以CD為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，AB棒切割磁感線，當(dāng)轉(zhuǎn)到AD邊豎直時(shí) 　　　(2分) 　　　(2分) 　　AB受到的水平外力應(yīng)等于AB邊受到的安培力 　　　(2分) 　　(2)在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，線圈內(nèi)產(chǎn)生了交變電流，從開始轉(zhuǎn)動(dòng)到AD邊豎直可視為正弦交變電流的0到T/4　(2分) 　　所以Q＝0.00196 J　(2分) 　　(3)當(dāng)以CD為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，僅AB棒切割磁感線． 　　　(2分) 　　當(dāng)以AB為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，僅CD棒切割磁感線． 　　　(2分) 　　第一個(gè)周期內(nèi)AB兩點(diǎn)間的電勢差UAB隨時(shí)間t變化的關(guān)系為 　　　　 　　(2分)