Question

【题目】如图所示，由粗细相同的导线制成的正方形线框边长为，每条边的电阻均为，其中边材料的密度较大，其质量为，其余各边的质量均可忽略不计．线框可绕与边重合的水平轴自由转动，不计空气阻力及摩擦．若线框从水平位置由静止释放，经历时间到达竖直位置，此时边的速度为，若线框始终处在方向竖直向下、磁感强度为的匀强磁场中，重力加速度为．求：

（）线框在竖直位置时， 边两端的电压及其所受安培力的大小．

（）这一过程中，线框中感应电动势的有效值．

（）在这一过程中，通过线框导线横截面的电荷量．

Answer 1

【答案】（）（）；（）

【解析】（）线框运动到竖直位置时， 边切割磁感线产生感应电动势为：

线框中的电流为： ， 两端的电压为， 边所受安培力为

（）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：

所以感应电流做功为，又因，解得：

（）对于线框的下摆过程，垂直磁场线框的面积变化为： 线框中的平均感应电动势为： ，通过导线横截面的电荷量为： ．