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精英家教网一矩形线圈abcd放置在如图所示的有理想边界的匀强磁场中(oo′的左边有匀强磁场,右边没有),线圈的两端接一只灯泡.已知线圈的匝数n=100,电阻r=1.0Ω,ab边长L1=0.5m,ad边长L2=0.3m,小灯泡的电阻R=9.0Ω,磁场的磁感应强度B=1.0×10-2T.线圈以理想边界oo′为轴以角速度ω=200rad/s按如图所示的方向匀速转动(OO′轴离ab边距离
2
3
L2
),以如图所示位置为计时起点.求:
①在0-
T
4
的时间内,通过小灯泡的电荷量;
②画出感应电动势随时间变化的图象(以abcda方向为正方向,至少画出一个完整的周期);
③小灯泡消耗的电功率.
分析:(1)根据电量表达式,q=
.
I
?△t
,结合法拉第电磁感应定律,求得综合表达式,从而即可求解;
(2)根据切割磁感线的最大感应电动势表达式,可确定ab、cd两边产生最大感应电动势,从而作出图象;
(3)根据最大值与有效值的关系,并由功率表达式,即可求解.
解答:精英家教网解:
(1)通过小灯泡的电荷量q=
.
I
△t=
.
E
R总
△t=
n△φ
R总
=
nBL1?
2
3
L2
R+r
=0.01C
(1)
(2)ab边在磁场里切割磁感线时最大感应电动势为
E1=nBL1?
2
3
L2?ω
(2)
代入数据得:
E1=20V
cd边在磁场里切割磁感线时最大感应电动势为:
E2=nBL1?
1
3
L2?ω
(3)
代入数据得:
E2=10V
图象如右表所示:
(3)设线圈的感应电动势的有效值为U,则:
(
20
2
)
2
R
×
T
2
+
(
10
2
)
2
R
×
T
2
=
U2
R
×T
(4)
得:U2=125 V2
则小灯泡消耗的电功率P=(
U
R总
)2R
(5)
代入数据得:P=112.5W 
 答:①在0-
T
4
的时间内,通过小灯泡的电荷量为0.01C;
②画出感应电动势随时间变化的图象(如上图所示);
③小灯泡消耗的电功率112.5W.
点评:考查电量的综合表达式,q=
N?△?
R
的应用与掌握,并学会求出感应电动势的最大值,及最大值与有效值的关系,同时理解功率的表达式,注意由有效值计算功率,热量等.
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如图甲所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω=
π
2
匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时[如图(b)所示]为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则图所示的四幅图中正确的是(  )

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(  )

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(1)在0~的时间内,通过小灯泡的电荷量;
(2)画出感应电动势随时间变化的图象(以abcda方向为正方向,至少画出一个完整的周期);
(3)小灯泡消耗的电功率.

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