Question

【題目】（19分）如圖甲所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，磁場寬度為3L，正方形金屬框邊長為L，每邊電阻均為R/4，金屬框以速度υ的勻速直線穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，當金屬框 cd邊到達磁場左邊緣時，勻強磁場磁感應(yīng)強度大小按如圖乙所示的規(guī)律變化。

（1）求金屬框進入磁場階段，通過回路的電荷量；

（2）在圖丙i—t坐標平面上畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流i隨時間t的變化圖線（取逆時針方向為電流正方向）；

（3）求金屬框穿過磁場區(qū)的過程中cd邊克服安培力做的功W。

Answer 1

【答案】（1）（3）

【解析】

試題分析：（1）金屬框進入磁場階段產(chǎn)生的電動勢

產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的大小

則通過回路的電荷量

（2）金屬框在磁場中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，大小為

金屬框離開磁場階段產(chǎn)生的順時針方向的感應(yīng)電流，為

金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的i-t圖線如圖所示：

（3）線圈進入磁場時，cd邊克服安培力做的功為

線圈在磁場內(nèi)運動時，cd邊受的平均安培力

則