有一種兒童滑板車，輪子一轉就閃閃發光。車輪裡有磁體、線圈組成的簡易發電系統，可對發光二極體供電。該發電系統簡化...

問題詳情：

有一種兒童滑板車，輪子一轉就閃閃發光。車輪裡有磁體、線圈組成的簡易發電系統，可對發光二極體供電。該發電系統簡化為以下模型：一電阻為R、邊長為L的單匝正方形均勻線圈 abcd，處於磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中。現對線圈施加一外力F，使線圈以角速度ω繞bc邊勻速轉動，產生正弦交流電。已知線圈質量為m，重力加速度為g，求：

(1) 線圈在圖示豎直位置時，產生的感應電動勢大小E0及ad邊受到的安培力大小FA；

(2) 線圈從圖示豎直位置轉過90°的過程中，通過線圈截面的電荷量q；

(3) 在(2)的情況下，線框中產生的熱量Q及外力F對線框做的功W。

【回答】

(1) E0=BL2ω；；(2)； (3)；W=

【詳解】

(1) 線圈產生的感應電動勢

E0=BL2ω

形成的感應電流

ad邊受到的安培力

FA=BIL

解得

(2) 此過程產生的平均感應電動勢

平均感應電流

則

解得

(3) 產生電動勢的有效值

產生的熱量

解得

根據動能定理有

解得

知識點：交變電流的描述

題型：解答題