Question

轻质细线吊着一质量为m=3kg，边长为L=1m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω．在框的中间位置以下区域分

轻质细线吊着一质量为m=3kg，边长为L=1m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω．在框的中间位置以下区域分布着矩形匀强磁场，如图甲所示．磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示．求：（1）请判断全过程线圈中产生的感应电流的方向？（2）线圈的电功率；（3）请通过定量计算说明绳子张力的变化情况，并判别是否存在轻质细线的拉力为0的时刻，并说明理由．

Answer 1

（1）由楞次定律可知：0到4s电流的方向为顺时针方向，4s后没有电流；
（2）根据法拉第电磁感应定律：E=

n△?

△t

=n

△B

△t

L2

2

；
解得：E=2.5V；
再由P=

E2

r

；
代入数据，可解得：P=6.25W；
（3）根据闭合电路欧姆定律，则有：I＝

E

r

＝2.5A；
且F_安=nBIL
所以安培力的最大值为25N．
刚开始F_安+mg=F_绳
t=4s以后：F_安-mg=F_绳
0到4s 拉力从55N 减小到5N，4s以后拉力保持为30N不变，
所以不存在拉力为0的时刻；
答：（1）0到4s电流的方向为顺时针方向，4s后没有电流；
（2）线圈的电功率6.25W；
（3）0到4s 拉力从55N 减小到5N，4s以后拉力保持为30N不变，所以不存在拉力为0的时刻．