3.
如图甲所示,将一单匝开口金属圆线圈从开口端
、
处用两段细导线悬于铁架台上两绝缘杆上的固定端点
、
, 圆线圈的质量为
, 电阻为
, 半径为
, 圆线圈处于竖直平面内,其下半部分处于匀强磁场中,上半部分位于磁场外,磁场的磁感应强度
随时间
变化的规律如图乙所示(磁场方向垂直纸面向里为正)。用导线将一控制电路接在
、
两点之间并保持导通,控制电路中的
为变阻器,其调节范围为
, 定值电阻
。已知圆线圈一直处于静止状态,悬挂线圈的细导线处于竖直方向,除线圈、
、
外其余电阻不计,重力加速度为
。
(1)时将调为0并保持不变,求时间内流过的电流大小和方向;
(2)时将调为0并保持不变,求时,圆线圈受到两根细导线的总拉力大小;
(3)调节 , 求出消耗电功率的最大值。