Question

6．如圖（a）所示，邊長為1m、電阻為0.1Ω的正方形金屬框abcd水平放置，e、f分別為bc、ad的中點．某時刻起在abef區(qū)域內(nèi)有豎直向下的磁場，其磁感應強度B₁的大小隨時間變化的規(guī)律如圖（b）所示，ab邊恰在磁場邊緣以外；fecd區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度B₂=0.5T，cd邊恰在磁場邊緣以內(nèi)，兩磁場均有理想邊界．則dc邊中流過的感應電流方向為c→d（選填“d→c”或“c→d”，金屬框受到的安培力大小為2.5N．（取g=10m/s²）

Answer 1

分析 面積abcdB內(nèi)磁通量，隨著B₁的變化而發(fā)生變化，回路中有感應電流產(chǎn)生，根據(jù)楞次定律來判定感應電流的方向，結(jié)合法拉第電磁感應定律與閉合電路歐姆定律，求得感應電流的大小，再由安培力公式，即可求解安培力大小．

解答 解：由題意可知，結(jié)合磁通量的定義，則穿過線圈abcd的凈磁通量先向上減小，后向下增大，
根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應電流的方向逆時針，即為c→d，
磁感應強度B₂=0.5T，而磁感應強度B₁的大小B₁=t；因此合磁通量為B=t-0.5（T）
根據(jù)法拉第電磁感應定律有：E=$\frac{△∅}{△t}$=$\frac{1}{1}$×1×$\frac{1}{2}$=0.5V；
則回路中的電流為：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{0.5}{0.1}$=5A，
因ab邊恰在磁場邊緣以外，則金屬框受安培力的大小為：F=B₂Il=0.5×5×1=2.5N，；
故答案為：c→d，2.5．

點評 本題考查了有關(guān)電磁感應的電流、力、運動分析，涉及知識點較多，是考查學生綜合應用知識能力的好題，同時注意分清兩種磁場方向與大小不同，及安培力的大小是由磁場B₂產(chǎn)生的．