如图所示有理想边界的两个匀强磁场,磁感应强度均为B=0.5 T,两边界间距s=0.1 m,一边长L=0.2 m的正方形线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成,总电阻为R=0.4 Ω,现使线框以v=2 m/s的速度从位置Ⅰ匀速运动到位置Ⅱ,则下列能正确反映整个过程中线框a、b两点间的电势差Uab随时间t变化的图线是( )
【答案】A
【解析】t在0-5×10-2s内,ab切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,由楞次定律判断知感应电流方向沿顺时针方向,则a的电势高于b的电势,Uab为正;
则ab两端电势差;
t在5×10-2s-10×10-2s内,cd边进入磁场Ⅱ后,cd边和ab都切割磁感线,都产生感应电动势,线框中感应电流为零,由右手定则判断可知,a的电势高于b的电势,Uab为正,所以
t在10×10-2s-15×10-2s内,ab边穿出磁场后,只有cd边切割磁感线,由右手定则知,a点的电势高于b的电势,Uab为正;,故整个过程中线框a、b两点的电势差Uab随时间t变化的图线如图A所示,故A正确;
故选A。
【考点】法拉第电磁感应定律;楞次定律
法拉第电磁感应定律:
导体切割磁感线的两个特例:
的区别与联系及选用原则:
电磁感应中动力学问题的解法:
电磁感应和力学问题的综合,其联系的桥梁是磁场对感应电流的安培力,因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系。
1.分析思路
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。
(2)求回路中的电流。
(3)分析研究导体受力情况(包含安培力,用左手定则确定其方向)。
(4)列动力学方程或平衡方程求解。
2.常见的动态分析这类问题中的导体一般不是做匀变速运动,而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态,故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。同时也要抓好受力情况和运动情况的动态分析,研究顺序为:导体受力运动产生感应电动势一感应电流一通电导体受安培力一合外力变化一加速度变化一速度变化一周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零.导体达到稳定运动状态。
电磁感应中的动力学临界问题:
(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,如速度、加速度求最大值或最小值的条件。
(2)基本思路:
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