Question

9．如圖所示，由導(dǎo)線制成的正方形線框邊長L，每條邊的電阻均為R，其中ab邊材料較粗且電阻率較大，其質(zhì)量為m，其余各邊的質(zhì)量均可忽略不計(jì)．線框可繞與cd邊重合的水平軸OO′自由轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力及摩擦．若線框始終處在方向豎直向下、磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線框從水平位置由靜止釋放，歷時(shí)t到達(dá)豎直位置，此時(shí)ab邊的速度為v，重力加速度為g．則（　�。�

• A． 線框在豎直位置時(shí)，ab邊兩端的電壓BLv
• B． 線框在豎直位置時(shí)，ab邊所受安培力大小為$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$
• C． 這一過程中感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為E_有=2$\sqrt{（mgL-\frac{1}{2}m{v}^{2}）\frac{R}{t}}$
• D． 在這一過程中，通過線框?qū)Ь�橫截面的電荷量為q=$\frac{B{L}^{2}}{4R}$

Answer 1

分析 根據(jù)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢公式求出電動(dòng)勢，ab間的電壓是外電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中電流，由歐姆定律求解ab兩端的電壓．
通過安培力大小公式F_安=BIL，求出安培力的大�。�
根據(jù)能量守恒定律求出整個(gè)過程中的熱量，抓住克服克服力做功等于產(chǎn)生的熱量求出感應(yīng)電流做的功，以及通過熱量的公式求出感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值．
根據(jù)電量公式q=$\frac{△∅}{{R}_{總}}$求解電荷量q．

解答 解：A、線框運(yùn)動(dòng)到豎直位置時(shí)，ab邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢為：E=BLv
線框中的電流為：I=$\frac{E}{4R}$ab兩端的電壓為U_ab=I•3R=$\frac{3}{4}$BLv，故A錯(cuò)誤．
B、ab邊所受安培力為F_安=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{4R}$，故B錯(cuò)誤．
C、線框下落過程中機(jī)械能的減少等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，所以有：mgL-$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=Q
又因Q=（ $\frac{{E}_{有}}{4R}$）2•4R•t
解得：E_有=2$\sqrt{（mgL-\frac{1}{2}m{v}^{2}）\frac{R}{t}}$，故C正確．
D、對于線框的下擺過程，垂直磁場線框的面積變化為：△s=L²
通過線框?qū)Ь�橫截面的電荷量 q=$\frac{△∅}{4R}$═$\frac{B{L}^{2}}{4R}$，故D正確．
故選：CD．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢和平均感應(yīng)電動(dòng)勢的求法，以及知道它們的區(qū)別．