如图所示,由导线制成的正方形线框边长L,每条边的电阻均为R,其中ab边材料较粗且电阻率较大,其质量为m,其余各边的质量均可忽略不计。线框可绕与cd边重合的水平轴OO′自由转

◎ 题目

如图所示,由导线制成的正方形线框边长L,每条边的电阻均为R,其中ab边材料较粗且电阻率较大,其质量为m,其余各边的质量均可忽略不计。线框可绕与cd边重合的水平轴OO′自由转动,不计空气阻力及摩擦。若线框始终处在方向竖直向下、磁感强度为B的匀强磁场中,线框从水平位置由静止释放,历时t到达竖直位置,此时ab边的速度为v,重力加速度为g。求:
(1)线框在竖直位置时,ab边两端的电压及其所受安培力的大小。
(2)这一过程中感应电动势的有效值。
(3)在这一过程中,通过线框导线横截面的电荷量。

◎ 答案

(1)B2L2v/4R;(2)2;(3)B L2/4R 。

◎ 解析

(1)ab边切割磁感线产生感应电动势为E=BLv
线框中的电流为I=E/4R
ab两端的电压为Uab=I·3R=BLv
ab边所受安培力为F=BIL=B2L2v/4R
(2)线框下落过程中机械能的减少等于线框中产生的焦耳热,所以有:
mgL-mv2="Q"
又因Q=(E/4R)2(4R)t,
解得:E=2
(3)对于线框的下摆过程,垂直磁场线框的面积变化为ΔS=L2
线框中的平均感应电动势为="ΔΦ/t"
线框中的平均电流 = 
通过导线横截面的电荷量 q=IΔt="B" L2/4R 。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,由导线制成的正方形线框边长L,每条边的电阻均为R,其中ab边材料较粗且电阻率较大,其质量为m,其余各边的质量均可忽略不计。线框可绕与cd边重合的水平轴OO′自由转…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  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。

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