(2005•肇庆模拟)如图所示,由粗细相同的导线制成的正方形线框边长为L,每条边的电阻均为R,其中ab边材料的密度较大,

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  • 解题思路:(1)根据切割产生的感应电动势公式求出电动势,根据闭合电路欧姆定律求出ab两端的电压,以及电流的大小,通过安培力大小公式求出安培力的大小.

    (2)根据能量守恒定律求出整个过程中的热量,抓住克服克服力做功等于产生的热量求出感应电流做的功,以及通过热量的公式求出感应电动势的有效值.

    (3)根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求出平均电流,从而求出通过线框导线横截面的电荷量.

    (1)线框运动到竖直位置时,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=

    3

    4BLv

    ab边所受安培力为F安=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−

    1

    2mv2=Q

    所以感应电流做功为mgL−

    1

    2mv2.

    又因Q=(

    E有

    4R)2•4R•t

    解得:E有=2

    (mgL−

    1

    2mv2)R

    t

    (3)对于线框的下摆过程,垂直磁场线框的面积变化为:

    △s=L2

    线框中的平均感应电动势为:

    .

    E=

    △Φ

    △t

    线框中的平均电流为:

    .

    I=

    .

    E

    4R=

    B△S

    4R△t

    通过导线横截面的电荷量为:

    q=

    .

    I△t=

    BL2

    4R

    答:(1)线框至竖直位置时,ab边两端的电压为[3/4BLv,安培力大小为

    B2L2v

    4R].

    (2)在这一过程中,线框中感应电流做的功为mgL−

    1

    2mv2,感应电动势的有效值为E有=2

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;安培力;电磁感应中的能量转化.

    考点点评: 解决本题的关键掌握瞬时感应电动势和平均感应电动势的求法,以及知道它们的区别.

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