如圖14甲所示，兩個邊長為l、寬為L的矩形單匝導(dǎo)體線框abcd、a′b′c′d′互相垂直，彼此絕緣，可繞共同的中心軸O₁O₂轉(zhuǎn)動，將兩線框的始端并在一起接到金屬滑環(huán)C上，末端并在一起接到金屬滑環(huán)D上，兩金屬滑環(huán)C、D彼此絕緣，并分別通過一個電刷與定值電阻R相連。線框處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的磁場中，磁場邊緣之間所夾的圓心角為45°，如圖乙所示（圖中的圓表示圓柱形鐵芯，它使磁鐵和鐵芯之間的磁場沿半徑方向，如圖箭頭所示）。不論線框轉(zhuǎn)到磁場中的什么位置，磁場的方向總是與線框平面平行。磁場中長為l的線框邊所在處的磁感應(yīng)強度大小恒為B，設(shè)兩線框的總電阻均為r，以相同的角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動，通過電刷跟C、D相連的定值電阻R=2r。

　 （1）求線框abcd轉(zhuǎn)到圖乙位置時感應(yīng)電動勢的大��；

　 （2）求轉(zhuǎn)動過程中電阻R上的電壓最大值；

　 （3）求外力驅(qū)動兩線框轉(zhuǎn)動一周所做的功。

　 （4）從線框abcd進入磁場開始時，作出0~T（T是線框轉(zhuǎn)動周期）時間內(nèi)通過R的電流i_R隨時間變化的圖象；

（15分）如圖甲所示，圓形導(dǎo)線框中磁場B1的大小隨時間周期性變化，使平行金屬板M、N間獲得如圖乙的周期性變化的電壓。M、N中心的小孔P、Q的連線與金屬板垂直，N板右側(cè)勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B2）的區(qū)域足夠大。絕緣檔板C垂直N板放置，距小孔Q點的距離為h�，F(xiàn)使置于P處的粒子源持續(xù)不斷地沿PQ方向釋放出質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子（其重力、初速度、相互間作用力忽略不計）。

（1）在0～時間內(nèi)，B1大小按的規(guī)律增大，此時M板電勢比N板高，請判斷此時B1的方向。試求，圓形導(dǎo)線框的面積S多大才能使M、N間電壓大小為U？

（2）若其中某一帶電粒子從Q孔射入磁場B2后打到C板上，測得其落點距N板距離為2h，則該粒子從Q孔射入磁場B2時的速度多大？

（3）若M、N兩板間距d滿足以下關(guān)系式：，則在什么時刻由P處釋放的粒子恰能到達Q孔但不會從Q孔射入磁場？結(jié)果用周期T的函數(shù)表示。

（15分）如圖甲所示，圓形導(dǎo)線框中磁場B₁的大小隨時間周期性變化，使平行金屬板M、N間獲得如圖乙的周期性變化的電壓。M、N中心的小孔P、Q的連線與金屬板垂直，N板右側(cè)勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B₂）的區(qū)域足夠大。絕緣檔板C垂直N板放置，距小孔Q點的距離為h�，F(xiàn)使置于P處的粒子源持續(xù)不斷地沿PQ方向釋放出質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子（其重力、初速度、相互間作用力忽略不計）。

（1）在0～時間內(nèi)，B₁大小按的規(guī)律增大，此時M板電勢比N板高，請判斷此時B₁的方向。試求，圓形導(dǎo)線框的面積S多大才能使M、N間電壓大小為U？
（2）若其中某一帶電粒子從Q孔射入磁場B₂后打到C板上，測得其落點距N板距離為2h，則該粒子從Q孔射入磁場B₂時的速度多大？
（3）若M、N兩板間距d滿足以下關(guān)系式：，則在什么時刻由P處釋放的粒子恰能到達Q孔但不會從Q孔射入磁場？結(jié)果用周期T的函數(shù)表示。