高中 | 电磁感应的图像问题 题目答案及解析

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选修3-2

第四章 电磁感应

4.4 法拉第电磁感应定律

电磁感应的图像问题

如图为两个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为$B$,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为$L$。磁场左侧有一个边长为$L$的正方形导体线框,其总电阻为$R$,右边紧邻磁场边界,线框所在平面与磁场方向垂直。现用外力$F$使线框以速度$v$向右匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定磁感线垂直纸面向里时磁通量$\Phi$的方向为正,电流沿逆时针方向时为正,外力$F$向右为正。则以下关于线框中的磁通量$\Phi$、感应电流$I$、外力$F$和导体线框的发热功率$P$随时间变化的图像正确的是$(\qquad)$

["

","

","

","

"]
[["AB"]]

$\rm A$.线框进入磁场时磁通量随时间的变化率为$E_{1}=\dfrac{\Delta\Phi_{1}}{\Delta t_{1}}=BLv$

线框经过两磁场交界处时磁通量随时间的变化率为$E_{2}=\dfrac{\Delta\Phi_{2}}{\Delta t_{2}}=- 2BLv$

线框出磁场时磁通量随时间的变化率为$E_{3}=\dfrac{\Delta\Phi_{3}}{\Delta t_{3}}=BLv$

$\rm A$正确;

$\rm B$.线框进入磁场时感应电流$I_{1}=\dfrac{E_{1}}{R}=\dfrac{BLv}{R}$

线框经过两磁场交界处时感应电流$I_{2}=\dfrac{E_{2}}{R}=- \dfrac{2BLv}{R}$

线框出磁场时磁通量随时间的变化率为$E_{3}=\dfrac{\Delta\Phi_{3}}{\Delta t_{3}}=BLv$

$\rm B$正确;

$\rm CD$.经过两磁场交界处时,回路中的电流为刚进入磁场时的$2$倍,并且左右两边都受到向左的安培力,因此在中间时,安培力是在两端时的$4$倍,导体线框的发热功率$P$也是在两端时的$4$倍,故$\rm CD$错误。

故选:$\rm AB$

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