题目内容
半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.3T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，其中a=0.2m，b=0.4m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=1Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒单位长度的电阻R=0.5Ω/m，金属环的电阻忽略不计．求：（1）若棒以v=3m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO’的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流；
（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴逆时针向上翻转90°，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为
=
，求L1的功率；（3）在问题（2）的情景后，如果磁感强度B不变，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴顺时针匀速翻转90°，分析此过程中灯L2的亮度如何变化？
【答案】分析：（1）由ε1=B?2av求解感应电动势，由欧姆定律求出流过灯L1的电流；
（2）根据法拉第电磁感应定律求出左边半圆产生的感应电动势，由功率公式求解L1的功率；
（3）将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴顺时针匀速翻转90°，穿过圆环的磁通量先增加后不变，圆环中先30°范围内产生感生电动势，在30°～90°的过程中没有感生电动势产生，即可知道灯L2的亮度的变化情况．
解答：解：（1）MN中的电动势为ε1=B?2av=0.3×0.4×3V=0.36V，
流过灯L1的电流为 I1=
=
=0.2A
（2）根据法拉第电磁感应定律得：
对于左边半圆有 ε2=
=0.5×πa2×
=0.16V
P1=（
）2R1=（
）2×1W=6.4×10-3W
（3）将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴顺时针匀速翻转90°，穿过圆环的磁通量先增加后不变，圆环中先30°范围内产生感生电动势，在30°～90°的过程中没有感生电动势产生，则从竖直位置开始转动至30°的过程中灯的亮度逐渐变暗，在30°～90°的过程中灯的亮度不变
答：
（1）棒滑过圆环直径OO’的瞬时（如图所示）MN中的电动势是0.36V，流过灯L1的电流是0.2A；
（2）L1的功率是6.4×10-3W．
（3）从竖直位置开始转动至30°的过程中灯的亮度逐渐变暗，在30°～90°的过程中灯的亮度不变．
点评：本题是电磁感应与电路知识的综合，只要掌握法拉第定律、欧姆定律、功率公式可以正解解答．
（2）根据法拉第电磁感应定律求出左边半圆产生的感应电动势，由功率公式求解L1的功率；
（3）将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴顺时针匀速翻转90°，穿过圆环的磁通量先增加后不变，圆环中先30°范围内产生感生电动势，在30°～90°的过程中没有感生电动势产生，即可知道灯L2的亮度的变化情况．
解答：解：（1）MN中的电动势为ε1=B?2av=0.3×0.4×3V=0.36V，
流过灯L1的电流为 I1=
==0.2A（2）根据法拉第电磁感应定律得：
对于左边半圆有 ε2=
=0.5×πa2×=0.16VP1=（
）2R1=（）2×1W=6.4×10-3W（3）将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴顺时针匀速翻转90°，穿过圆环的磁通量先增加后不变，圆环中先30°范围内产生感生电动势，在30°～90°的过程中没有感生电动势产生，则从竖直位置开始转动至30°的过程中灯的亮度逐渐变暗，在30°～90°的过程中灯的亮度不变
答：
（1）棒滑过圆环直径OO’的瞬时（如图所示）MN中的电动势是0.36V，流过灯L1的电流是0.2A；
（2）L1的功率是6.4×10-3W．
（3）从竖直位置开始转动至30°的过程中灯的亮度逐渐变暗，在30°～90°的过程中灯的亮度不变．
点评：本题是电磁感应与电路知识的综合，只要掌握法拉第定律、欧姆定律、功率公式可以正解解答．
练习册系列答案
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（2001?上海）半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m．金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计．
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