Question

如下圖甲所示，邊長(zhǎng)為和L的矩形線框、互相垂直，彼此絕緣，可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩線框的始端并在一起接到滑環(huán)C上，末端并在一起接到滑環(huán)D上，C、D彼此絕緣，外電路通過(guò)電刷跟C、D連接，線框處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)邊緣中心的張角為45⁰，如下圖乙所示(圖中的圓表示圓柱形鐵芯，它使磁鐵和鐵芯之間的磁場(chǎng)沿半徑方向，如圖箭頭方向所示)．不論線框轉(zhuǎn)到磁場(chǎng)中的什么位置，磁場(chǎng)的方向總是沿著線框平面．磁場(chǎng)中長(zhǎng)為的線框邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，設(shè)線框和的電阻都是r，兩個(gè)線框以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R=2r。
(1)求線框轉(zhuǎn)到如乙圖所示位置時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小；
(2)求轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電阻R上電壓的最大值；
(3)從線框進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，作出0～T(T是線框轉(zhuǎn)動(dòng)周期)的時(shí)間內(nèi)通過(guò)R的電流隨時(shí)間變化的圖象；
(4)求在外力驅(qū)動(dòng)下兩線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功．

Answer 1

解：(1)不管轉(zhuǎn)到何位置，磁場(chǎng)方向、速度方向都垂直，所以有……………………………………………(2分)(2)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，只有一個(gè)線框產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)電源，另一線框與電阻R并聯(lián)組成外電路，故…………………………………………………………(2分)………………………………………………………(2分)………………………………………………(2分) (3)流過(guò)R的電流 （2分）圖象如圖所示。………………………(2分)(4)每個(gè)線圈作為電源時(shí)產(chǎn)生的功率為`………………(2分)根據(jù)能量守恒定律得兩個(gè)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力所做的功為…………(2分)