Question

15．如圖所示，一單匝矩形金屬線圈ABCD在勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動．轉(zhuǎn)軸OO′過AD邊和BC邊的中點．若從圖示位置開始計時，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化關(guān)系可以表示為Φ=0.1cos20πt（Wb），時間t的單位為s．已知矩形線圈電阻為2.0Ω．下列說法正確的是（　�。�

• A． 線圈中電流的有效值約為3.14A
• B． 穿過線圈的磁通量的最大值為0.1$\sqrt{2}$Wb
• C． 在任意1s時間內(nèi)，線圈克服安培力所做的功約為9.86 J
• D． 在任意1s時間內(nèi)，線圈中電流的方向改變10次

Answer 1

分析 由表達式得出磁通量的最大值BS和角速度，根據(jù)E_m=BSω求解最大電動勢，從而求出電動勢的有效值，根據(jù)歐姆定律求出電流的有效值，一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，根據(jù)W=EIt求解產(chǎn)生的電能即可求解克服安培力做的功．

解答 解：A、由表達式可知，穿過線圈的磁通量的最大值為BS=0.1Wb，轉(zhuǎn)動的角速度為ω=20π，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為BSω=2πV，電動勢的有效值為$\frac{2π}{\sqrt{2}}=\sqrt{2}πV$，所以線圈中電流的有效值為$\frac{\sqrt{2}}{2}πA$，故AB錯誤；
C、1s內(nèi)產(chǎn)生的電能W=EIt=$\sqrt{2}π•\frac{\sqrt{2}}{2}π$=9.86J，所以在任意1s時間內(nèi)，線圈克服安培力所做的功約為9.86J，故C正確；
D、在任意1s時間內(nèi)，線圈中電流的方向改變20次，故D錯誤．
故選：C

點評 本題研究交變電流的產(chǎn)生規(guī)律，實質(zhì)上是電磁感應(yīng)知識的具體應(yīng)用，知道磁通量與電動勢的關(guān)系，難度適中