Question

9．如圖所示兩個有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場寬度均為L，距磁場區(qū)域的左側(cè)L處，有一邊長為L的正方形導(dǎo)體線框．總電阻為R，且線框平面與磁場方向垂直．現(xiàn)用拉力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，以初始位置為計時起點．規(guī)定電流沿逆時針方向時電動勢E為正．拉力F向右為正．則以下關(guān)于線框中q、感應(yīng)電動勢E、拉力F和產(chǎn)生的熱量Q隨時間t變化的圖象正確的是（　　）

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，穿過線框的磁通量由磁場與面積決定，而面積卻由線框?qū)挾扰c位移決定，但位移是由速度與時間決定，所以磁通量是磁場、線框?qū)挾�、速度及時間共同決定．
由于線框勻速穿過方向不同的磁場，因此當(dāng)在剛進入或剛出磁場時，線框的感應(yīng)電流大小相等，方向相同．當(dāng)線框從一種磁場進入另一種磁場時，此時有兩邊分別切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢正好是兩者之和，所以電流是兩者之和，且方向相反．
線框中有感應(yīng)電流，則由左手定則可確定安培力的方向，通過安培力公式可得出力的大�。�
由焦耳定律分析熱量Q與t的關(guān)系，即可選擇圖象．

解答 解：在$\frac{L}{v}$-$\frac{2L}{v}$時間內(nèi)：
  磁通量Φ=BS=BLv（t-$\frac{L}{v}$），Φ隨著時間均勻增大．
  感應(yīng)電動勢 E=BLv，保持不變，方向沿順時針方向，為負(fù)值．
  拉力大小等于安培力大小，F(xiàn)=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，保持不變，方向向右，為正值；
  產(chǎn)生的熱量 Q=$\frac{{E}^{2}}{R}t$，Q與t成正比；故D錯誤．
在$\frac{2L}{v}$-$\frac{3L}{v}$時間內(nèi)：
線框從第一個磁場開始進入第二磁場，磁通量存在抵消，磁通量均勻減小，在t=$\frac{3L}{2v}$時刻，當(dāng)線框從一種磁場進入另一種磁場正好處于一半時，磁通量為零．故A錯誤．
  感應(yīng)電動勢 E=2BLv，保持不變，方向沿逆時針方向，為正值．
  拉力大小等于安培力大小，F(xiàn)=2BL$•\frac{2BLv}{R}$=$\frac{4{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，保持不變，方向向右，為正值；故C錯誤．
在$\frac{3L}{v}$-$\frac{4L}{v}$時間內(nèi)：感應(yīng)電動勢 E=BLv，保持不變，方向沿逆時針方向，為正值．故B正確．
故選：B

點評 電磁感應(yīng)與圖象的結(jié)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(nèi)容較多，同時過程也較為復(fù)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．