◎ 题目

如图甲所示，质量m=6.0×10-3kg，边长L=0.20m，电阻R=1.0欧的正方形单匝金属线框abcd，置于请教等于30°的绝缘斜面上，ab边沿着水平方向，线框的下半部分处于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律周期性变化，线框在斜面上始终保持静止，g=10m/s2，求： （1）在2.0×10-2～4.0×10-2s时间内线框中产生感应电流的大小 （2）在t=3.010-2s时间内线框受到斜面的摩擦力的大小和方向 （3）一个周期内感应电流在线框中产生的平均电功率．

◎ 答案

（1）线框中产生的感应电动势为E1，感应电流为I1，根据法拉第电磁感应定律得： E1= △Φ1 △t1 = L2△B 2△t1 I1= E1 R 代入数据得E1=0.40V，I1=0.40A  （2）在t=3.0×10-2s时，受到的安培力  F1=B1I1L 代入数据得F1=1.6×10-2N 设此时线框受到的摩擦力大小为Ff，对线框受力分析：线框受重力、支持力、沿斜面向下的安培力、沿斜面向上的摩擦力．将重力分解，根据平衡状态的条件，在沿斜面方向上得： mgsinα+F1-Ff=0   代入数据得 Ff=4.6×10-2N，摩擦力方向沿斜面向上． （3）在0～1.0×10-2s时间内线框中产生的感应电动势 E1= △Φ2 △t2 = L2△B 2△t2 代入数据得 E2=0.80V   设磁场变化周期为T，线框中的电功率为P，则 E 21 R ? T 2 + E 22 R ? T 4 =PT   （其中1.0×10-2s～2.0×10-2s时间内磁感应强度B不变，线框中也就无感应电流） 代入数据得   P=0.24W   答：（1）在2.0×10-2s～4.0×10-2s时间内线框中产生感应电流的大小为0.4A． （2）在t=3.0×10-2s时间内线框受到斜面的摩擦力的大小为4.6×10-2N，方向是沿斜面向上． （3）一个周期内感应电流在线框中产生的平均电功率为0.24W．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图甲所示，质量m=6.0×10-3kg，边长L=0.20m，电阻R=1.0欧的正方形单匝金属线框abcd，置于请教等于30°的绝缘斜面上，ab边沿着水平方向，线框的下半部分处于垂直斜面向上的…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】，【电功】，【电功率】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】，【法拉第电磁感应定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。