Question

【題目】如圖甲所示，正方形導(dǎo)線框abcd勻速穿過一勻強(qiáng)磁場區(qū)域。磁場區(qū)域的寬度為L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外；導(dǎo)線框的電阻為R ，邊長為2L ，在穿過磁場的整個過程中，導(dǎo)線框ab、cd兩邊始終保持與磁場邊界平行，導(dǎo)線框平面始終與磁場方向垂直；導(dǎo)線框的速度大小為v，方向垂直于cd邊，規(guī)定電流沿a→b→c→d→a為正方向。

（1）請在圖乙中作出cd邊進(jìn)入磁場到ab邊離開磁場的過程中，導(dǎo)線框中感應(yīng)電流隨位移變化的i - x圖像；

（2）求在上述過程中導(dǎo)線框所產(chǎn)生的焦耳熱Q 。

Answer 1

【答案】（1）如圖所示:

（2）

【解析】（1）線框進(jìn)入和穿出磁場過程：
ab或cd切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為，
感應(yīng)電流的大小均為，
由右手定則判斷得知：線框進(jìn)入磁場時，
線框中感應(yīng)電流方向為adcba，為負(fù)，
穿出過程感應(yīng)電流方向為abcda，為正．
畫出線框中感應(yīng)電流隨時間變化的圖象如圖所示：

（2）cd邊或ab邊切割磁感線時，導(dǎo)線框的感應(yīng)電動勢： ，
由歐姆定律得，電路電流： ，線框產(chǎn)生的焦耳熱： ，
產(chǎn)生電流的時間： ， ，解得： 。