题目内容
如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T．一质量m=0.1，总电阻r=0.4Ω，边长d=0.5m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AB边上，线框绕CD边顺时针转动180°，然后外力作用到CD，线框绕AB边顺时针转动180°…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w=0.4rad/s保持恒定．
（1）线框绕CD边转动，求当DA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CD边开始转动到DA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AB两点间的电势差UAB随时间t变化的关系，并作出UABB随时间t变化的关系图线．
（1）线框绕CD边转动，求当DA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CD边开始转动到DA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AB两点间的电势差UAB随时间t变化的关系，并作出UABB随时间t变化的关系图线．
（1）当以CD为轴转动时，AB棒切割磁感线，当转到AD边竖直时Em=BLV=Bldωd=0.2×0.4×0.5×0.5=0.02V
I=
=
=0.05A
AB受到的水平外力应等于AB边受到的安培力：F=BId=0.2×0.05×0.5=0.005N
（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
所以Q=
t=
=0.00196J
（3）当以CD为轴转动时，仅AB棒切割磁感线．UAB=i×rBCDA=
×0.3=0.015sin(0.4t)V
当以AB为轴转动时，仅CD棒切割磁感线．U=UAB=i×rAB=
×0.1=0.005sin(π+0.4t) V
第一个周期AB两点间的电势差UAB随时间t变化的关系为
UAB=
答：（1）AB受到的水平外力应等于AB边受到的安培力：F=BId=0.2×0.05×0.5=0.005N
（2）从线框绕CD边开始转动到DA边竖直的这四分之一圈内线框上产生的电热为0.00196J
在第一个周期内AB两点间的电势差UAB随时间t变化的关系： UAB=
其图象为
I=
| Em |
| r |
| 0.02 |
| 0.4 |
AB受到的水平外力应等于AB边受到的安培力：F=BId=0.2×0.05×0.5=0.005N
（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
所以Q=
| E有 |
| r |
(0.02×
| ||||
| 0.4 |
(
| ||
| 0.4 |
（3）当以CD为轴转动时，仅AB棒切割磁感线．UAB=i×rBCDA=
| 0.02sin(0.4t) |
| 0.4 |
当以AB为轴转动时，仅CD棒切割磁感线．U=UAB=i×rAB=
| 0.02sin(π+0.4t) |
| 0.4 |
第一个周期AB两点间的电势差UAB随时间t变化的关系为
UAB=
|
答：（1）AB受到的水平外力应等于AB边受到的安培力：F=BId=0.2×0.05×0.5=0.005N
（2）从线框绕CD边开始转动到DA边竖直的这四分之一圈内线框上产生的电热为0.00196J
在第一个周期内AB两点间的电势差UAB随时间t变化的关系： UAB=
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其图象为
练习册系列答案
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如图所示，空间存在竖直向上磁感应强度为B0的匀强磁场，一质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形均匀导体框平放在粗糙的水平地面．在外力作用下让线框做如下运动：先让线框绕CD边（CD边固定）顺时针转动180°，然后线框绕AB边（AB边固定）顺时针转动180°…如此不断重复，线框在地面上向右翻转，线框转动的角速度恒为ω．以开始运动时作为计时起点，用i表示线框中的电流（以ABCDA方向为正方向），用UAB 表示AB两点间的电势差．下列图线中正确的是（ ）
