Question

13．如圖所示，垂直于紙面的三個有界勻強磁場的磁感應強度大小均為B，磁場寬度均為L，在磁場區(qū)域的左側邊界處，有一邊長為L的正方形導體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向垂直，現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，以圖示位置為計時起點，規(guī)定電流沿逆時針方向時的電動勢E為正，磁感線垂直紙面向里時的磁通量Φ為正值，外力F向右為正，是以下能正確反映線框中磁能量Φ、感應電動勢E、外力F和是功率P隨時間變化規(guī)律的圖象是（　�。�

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 由線圈的運動可得出線圈中磁通量的變化；由則由法拉第電磁感應定律及E=BLV可得出電動勢的變化；由歐姆定律可求得電路中的電流，則可求得安培力的變化；由P=I²R可求得電功率的變化．

解答 解：A、當線框進入磁場時，位移在0-L內，磁通量開始均勻增加，當全部進入左側磁場時達最大，且為負值；位移在L-2L內，向里的磁通量增加，總磁通量均勻減��；當位移為1.5L時，磁通量最小，為零，位移在1.5L到2L時，磁通量向里，為正值，且均勻增大．位移在2L-2.5L時，磁通量均勻減小至零．在2.5L-3L內，磁通量均勻增大，且方向向外，為負值．在3L-4L內，磁通量均勻減小至零，且為負值．故A錯誤；
B、當線圈進入第一個磁場時，由E=BLv可知，E保持不變，由右手定則知，感應電動勢沿逆時針方向，為正值；線框開始進入第二個和第三個磁場時，左右兩邊同時切割磁感線，感應電動勢應為2BLv，感應電動勢沿逆時針方向，為正值；完全在第三個磁場中運動時，左邊切割磁感線，感應電動勢為BLv，感應電動勢沿逆時針方向，為正值；故B錯誤；
C、因安培力總是與運動方向相反，故拉力應一直向右，故C錯誤；
D、拉力的功率P=Fv，因速度不變，而在線框在第一個磁場時，電流為定值，拉力也為定值；兩邊分別在兩個磁場中時，由B的分析可知，電流加倍，故安培力加培，功率加倍；此后從第二個磁場中離開時，安培力應等于線框在第一個磁場中的安培力，故D正確；
故選：D．

點評 電磁感應與圖象的結合問題，近幾年高考中出現(xiàn)的較為頻繁，在解題時涉及的內容較多，同時過程也較為復雜；故在解題時要靈活，可以選擇合適的解法，如排除法等進行解答．