如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的匝数N=100，边长ab=1.0m...
问题详情：
如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的匝数N=100，边长ab=1.0m、bc=0.5m，电阻r=2Ω． 磁感应强度B在0～1s内从零均匀变化到0.2T． 在1～5s内从0.2T均匀变化到﹣0.2T，取垂直纸面向里为磁场的正方向．求：
（1）0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；
（2）在1～5s内通过线圈的电荷量q；
（3）在0～5s内线圈产生的焦耳热Q．
【回答】
考点： 感生电动势、动生电动势；电磁感应中的能量转化．
专题： 电磁感应——功能问题．
分析： （1）由题可确定磁感应强度B的变化率
，根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，根据楞次定律判断感应电流的方向；
（2）由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式I=
结合求解电量；
（3）分析两个时间段：0～1s和1～5s，由焦耳定律分别求出热量，即可得到总热量；
解答： 解：（1）在0～1s内，磁感应强度B的变化率
=
T/s=0.2T/s，
由于磁通量均匀变化，在0～1s内线圈中产生的感应电动势恒定不变，则根据法拉第电磁感应定律得：
0.5s时线圈内感应电动势的大小E1=N
=N
•ab•bc=100×0.2×1×0.5=10V
根据楞次定律判断得知，线圈中感应方向为逆时针方向．
（2）在1～5s内，磁感应强度B的变化率大小为
=
T/s=0.1T/s，
由于磁通量均匀变化，在1～5s内线圈中产生的感应电动势恒定不变，则
根据法拉第电磁感应定律得：1～5s时线圈内感应电动势的大小E2=N
=N
•ab•bc=100×0.1×1×0.5=5V
通过线圈的电荷量为q=I2t2=
=
C=10C；
（3）在0～1s内，线圈产生的焦耳热为Q1=
=
J=50J
在1～5s内，线圈产生的焦耳热为Q2=
=
J=50J．
故在0～5s内线圈产生的焦耳热Q=Q1+Q2=100J．
答：
（1）0.5s时线圈内感应电动势的大小E为10V，感应方向为逆时针方向．
（2）在1～5s内通过线圈的电荷量q为10C．
（3）在0～5s内线圈产生的焦耳热Q为100J．
点评： 本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、焦耳定律和楞次定律等知识的综合应用，这些都是电磁感应现象遵守的基本规律，要熟练掌握，并能正确应用．
知识点：法拉第电磁感应定律
题型：计算题
