Question

如圖所示，空間存在豎直向上的勻強磁場，磁感應強度T。一質量kg，總電阻，邊長m的正方形均勻導體框平放在粗糙的水平地面上，在一與導體框平面始終垂直的外力作用下做如下運動：首先外力作用在邊上，線框繞邊順時針轉動，然后外力作用到邊上，線框繞邊順時針轉動……如此不斷重復，線框在地面上向右翻轉，線框轉動時的角速度rad/s保持恒定。

（1）線框繞邊轉動，求當邊轉到豎直位置時AB邊上所加水平外力的大小；

（2）求從線框繞邊開始轉動到邊豎直的這四分之一圈內線框上產生的電熱；

（3）從運動開始作為計時起點，求出在第一個周期內兩點間的電勢差_AB隨時間變化的關系，并作出_AB隨時間變化的關系圖線。

 

Answer 1

解：（1）當以CD為軸轉動時， AB棒切割磁感線，當轉到AD邊豎直時

（1分）

   （2分）

AB受到的水平外力應等于AB邊受到的安培力

（2分）

（2）在轉動的過程中，線圈內產生了交變電流，從開始轉動到AD邊豎直可視為正弦交變電流的0到T/4   （1分）

所以Q=0.00196J（2分）

（3）當以CD為軸轉動時，僅AB棒切割磁感線。

（1分）

當以AB為軸轉動時，僅CD棒切割磁感線。

第一個周期內兩點間的電勢差隨時間變化的關系為