题目内容
【题目】某研究性学习小组进行地磁发电实验，匝数为n、面积为S的矩形金属线框可绕东西方向的水平轴转动，金属线框与微电流传感器组成一个回路，回路的总电阻为R。使线框绕轴以角速度
匀速转动，数字实验系统实时显示回路中的电流
随时间t变化的关系如图所示。当线圈平面和竖直方向的夹角为
时，电流达到最大值
。求：
(1)该处地磁场的磁感应强度大小B及地磁场方向与水平面间的夹角a；
(2)线框转动一周时间内回路中产生的焦耳热Q；
(3)线框转动时穿过线框的磁通量变化率的最大值（
)；线框从磁通量变化率最大位置开始转过60°的过程中，通过导线的电荷量q。
【答案】（1）
；地磁场方向与水平面夹角
；（2）
（3）
【解析】（1）根据欧姆定律： 
交流电的最大值表达式为： 
则： 
线圈平面与磁场方向平行时，感应电流最大，所以地磁场方向与水平面夹角
。
（2）根据焦耳定律： 
联立得： 
（3）根据法拉第电磁感应定律： 
根据： 
， 
， 
， 
， 
联立得线框从磁通量变化率最大位置开始转过60°的过程中，通过导线的电荷量： 
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