选择题6.0分
物理

20.在水平光滑绝缘桌面上有一边长为l的正方形线框abcd,被限制在沿ab方向的水平直轨道自由滑动.bc边右侧有一直角三角形匀强磁场区域efg,直角边ef等于l,边ge小于l ef边平行ab边,磁场方向竖直向下,其俯视图如图所示,线框在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区,若图示位置为t =0时刻,设逆时针方向为电流的正方向,水平向右的拉力为正.则感应电流i-t和F-t图象正确的是(时间单位为l/v,A、B、C图象为线段,D为抛物线)

A

B

C

D

正确答案及相关解析

正确答案

BD

解析

bc边切割磁感线时,根据感应电动势公式E= Bl有效v,由于线框在磁场中匀速运动,v不变,l有效随时间均匀减小,E随时间均匀减小,故感应电流i=随时间均匀减小;当ad切割磁感线时,根据右手定则,电流突然改变方向,l有效突然变大,运动过程中l有效同样随时间均匀减小,故感应电流i随时间均匀减小,故A选项错误,B选项正确。由于导线框在磁场中匀速运动,故导线框向受力平衡F=F安培力=BLI=,根据几何知识有:,得l有效=(l-vt)=k(l-vt),所以,根据函数关系可知F随时间变化呈二次函数关系,故C选项错误,D选项正确。

考查方向

1、考查导线框切割磁感线的模型,考查感生电动势的求解。2、考查根据函数关系选择函数图像。

解题思路

1、由题可知导线框在磁场中匀速运动,但是切割磁场的有效长度l有效在随时间t变化,从而导致感应电动势、感应电流随时间变化,根据几何关系可求得l有效随时间t变化的公式,再带入感应电流的公式中,从而得出感应电流随时间的变化曲线。2、根据导线框在磁场中受力平衡有:,再带入l有效随时间t变化的公式l,即可得出F随时间t的变化关系曲线。

易错点

l有效随时间t变化的关系容易出错。

知识点

通电直导线在磁场中受到的力 法拉第电磁感应定律 楞次定律