题目内容

(09年泰州市联考)(16分)如图所示,空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度T。一质量kg,总电阻,边长m的正方形均匀导体框平放在粗糙的水平地面上,在一与导体框平面始终垂直的外力作用下做如下运动:首先外力作用在边上,线框绕边顺时针转动,然后外力作用到边上,线框绕边顺时针转动……如此不断重复,线框在地面上向右翻转,线框转动时的角速度rad/s保持恒定。

(1)线框绕边转动,求当边转到竖直位置时AB边上所加水平外力的大小;

(2)求从线框绕边开始转动到边竖直的这四分之一圈内线框上产生的电热;

(3)从运动开始作为计时起点,求出在第一个周期内两点间的电势差AB随时间变化的关系,并作出AB随时间变化的关系图线。

解析:(1)当以CD为轴转动时, AB棒切割磁感线,当转到AD边竖直时

 

(2分)

 

   (2分)

 

AB受到的水平外力应等于AB边受到的安培力

 

(2分)

 

(2)在转动的过程中,线圈内产生了交变电流,从开始转动到AD边竖直可视为正弦交变电流的0到T/4   (2分)

 

所以Q=0.00196J(2分)

 

(3)当以CD为轴转动时,仅AB棒切割磁感线。(2分

 

   当以AB为轴转动时,仅CD棒切割磁感线。

 

    (2分)

 

    第一个周期内两点间的电势差随时间变化的关系为

 

       

(2分)

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