题目

题型：不详难度：来源：

如图左所示，边长为l和L的矩形线框、互相垂直，彼此绝缘，可绕中心轴O₁O₂转动，将两线框的始端并在一起接到滑环C，末端并在一起接到滑环D，C、D彼此绝缘.通过电刷跟C、D连接.线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中，磁场边缘中心的张角为45°，如图右所示（图中的圆表示圆柱形铁芯，它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向，如图箭头所示）.不论线框转到磁场中的什么位置，磁场的方向总是沿着线框平面.磁场中长为l的线框边所在处的磁感应强度大小恒为B，设线框和的电阻都是r，两个线框以角速度ω逆时针匀速转动，电阻R=2r.

小题1:求线框转到图右位置时感应电动势的大小；
小题2:求转动过程中电阻R上的电压最大值；
小题3:求外力驱动两线框转动一周所做的功。

答案

小题1:E=2Blv=2Bl=BlLω
小题2:U_R=IR_外（
小题3:W_外=4P·=P·=P·（

解析

小题1:根据磁场分布特点，线框不论转到磁场中哪一位置，切割磁感线的速度始终与磁场方向垂直，故线框转到图示位置时，感应电动势的大小E=2Blv=2Bl=BlLω
小题2:线框转动过程中，只能有一个线框进入磁场（作电源），另一个线框与外接电阻R并联后一起作为外电路。.电源内阻为r，外电路总电阻R_外=r.故R两端的电压最大值：U_R=IR_外
小题3:因每个线框作为电源时产生的总电流和提供的功率分别为：
I=,　　P=IE=
两线框转动一周时间内，上线圈只有两次进入磁场，每次在磁场内的时间（即作为电源时的做功时间）为.根据能的转化和守恒定律，外力驱动两线圈转动一周的功，完全转化为电源所获得的电能，所以
W_外=4P·=P·=P·