Question

如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝0.2 T．一质量m＝0.1 kg，总电阻r＝0.4 Ω，边长d＝0.5 m的正方形均匀导体框平放在粗糙的水平地面上，在一与导体框平面始终垂直的外力作用下做如下运动：首先外力作用在AB边上，线框绕CD边顺时针转动180°，然后外力作用到CD边上，线框绕AB边顺时针转动180°……如此不断重复，线框在地面上向右翻转，线框转动时的角速度ω＝0.4 rad/s保持恒定．

(1)线框绕CD边转动，求当DA边转到竖直位置时AB边上所加水平外力的大小；

(2)求从线框绕CD边开始转动到DA边竖直的这四分之一圈内线框上产生的电热；

(3)从运动开始作为计时起点，求出在第一个周期内AB两点间的电势差U_AB随时间t变化的关系，并作出U_AB随时间t变化的关系图线．

Answer 1

答案：
解析：

(1)当以CD为轴转动时，AB棒切割磁感线，当转到AD边竖直时 　　　(2分) 　　　(2分) 　　AB受到的水平外力应等于AB边受到的安培力 　　　(2分) 　　(2)在转动的过程中，线圈内产生了交变电流，从开始转动到AD边竖直可视为正弦交变电流的0到T/4　(2分) 　　所以Q＝0.00196 J　(2分) 　　(3)当以CD为轴转动时，仅AB棒切割磁感线． 　　　(2分) 　　当以AB为轴转动时，仅CD棒切割磁感线． 　　　(2分) 　　第一个周期内AB两点间的电势差UAB随时间t变化的关系为 　　　　 　　(2分)