某探究小组设计了两种电磁驱动装置。图1利用直流电源给线框供电，接通电源后正方形导线框
在磁极间的辐向磁场中，从静止开始绕中心轴线
发生转动。图2为三个线圈连接到三相电源上，电流形成的磁场可等效为角速度
的旋转辐向磁场，稳定后解锁正方形导线框
，导线框由静止开始转动。图3为不同视角的上述两种驱动装置的截面图，分别为图1的正视图和图2的俯视图。已知导线框
的边长为l，电阻为
两边的质量均为m，所处位置的磁感应强度大小均为B，磁场方向始终与转动方向垂直，转动中
两边受到的阻力均为
（k为比例系数，v为线速度），其余两边质量和所受阻力不计。电源的电动势为E，内阻不计，
(1)在两种驱动装置中，若图1、2导线框的转动方向一致，则旋转辐向磁场的转动方向是顺时针还是逆时针；
(2)在图2装置中，若
，则导线框转动的最大角速度
；
(3)在图1装置中，若导线框经过时间t恰好达到最大角速度，则在该过程中
边转过的弧长S。
【答案】(1)顺时针
(2)
(3)
【知识点】利用动量定理求解其他问题、交流发电机原理和示意图、楞次定律重要结论的推广应用、安培力的计算式及简单应用
【详解】（1）图1装置，导线框顺时针转动，图2装置若导线框也顺时针转动，由楞次定律，旋转辐向磁场的转动方向也为顺时针。
（2）当金属线框
达到稳定时，线框
两边切割磁感线的相对速度大小为
根据法拉第电磁感应定律可得此时的感应电动势为
则此时的感应电流为
金属线框
两边所受的安培力均为
又有
两边所受的安培力均与阻力平衡
又阻力
当
时
解得导线框转动的最大角速度
（3）转动稳定后达到最大角速度
，
两边所受的安培力均与阻力平衡
又
根据法拉第电磁感应定律可得此时的感应电动势为
则此时的感应电流为
两边所受的安培力
则
解得
设安培力的冲量为
，由动量定理
又
综合解得
代入
，得
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