(1)在0-
L
v 段,通过线圈的磁通量为0.
在
L
v -
2L
v ,磁通量为正,大小Φ=BLvt,知磁通量线性增大.
在
2L
v -
3L
v ,磁通量先均匀减小到零,然后反向均匀增大.
在
3L
v -
4L
v ,磁通量为负,均匀减小到零.如图所示.
(2)当线圈在
2L
v -
3L
v 时间段内,产生的感应电动势最大,E=2BLv.
则最大电流I=
E
R =
2BLv
R .
(3)当线圈在
2L
v -
3L
v 时间段内所需的拉力最大,F=2F A
安培力 F A =BIL=
2 B 2 L 2 v
R .
则拉力F=
4 B 2 L 2 v
R .
拉力功率的最大值P=Fv=
4 B 2 L 2 v 2
R .
(4)根据能量守恒定律得,线圈在
L
v -
2L
v 时间内,拉力 F 1 =BIL=
B 2 L 2 v
R .
在
2L
v -
3L
v 时间段内,拉力 F 2 =
4 B 2 L 2 v
R .
在
3L
v -
4L
v 时间段内,拉力 F 3 =
B 2 L 2 v
R .
根据能量守恒定律得,Q= F 1 L+ F 2 L+ F 3 L=
6 B 2 L 3 v
R .
答:(1)如图所示.
(2)线框在通过磁场过程中,线框中电流的最大值为
2BLv
R .
(3)线框在通过磁场过程中,拉力功率的最大值为
4 B 2 L 2 v 2
R .
(4)线框中产生的热量Q为
6 B 2 L 3 v
R .