题目内容
10.如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小.质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t) T,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则( )A. | t=1 s时,金属杆中感应电流方向从C到D | |
B. | t=3 s时,金属杆中感应电流方向从D到C | |
C. | t=1 s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1 N | |
D. | t=3 s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N |
分析 根据楞次定律,并由时刻来确定磁场的变化,从而判定感应电流的方向;根据法拉第电磁感应定律,结合闭合电路欧姆定律,及安培力表达式,与力的合成与分解,并由三角知识,即可求解.
解答 解:A、当t=1s时,则由磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t)T,可知,磁场在减小,根据楞次定律可得,金属杆中感应电流方向从C到D,故A正确;
B、同理,当t=3s时,磁场在反向增加,由楞次定律可知,金属杆中感应电流方向从C到D,故B错误;
C、当在t=1s时,由法拉第电磁感应定律,则有:E=$\frac{△BS}{△t}$=0.2×12×$\frac{1}{2}$=0.1V;
再由欧姆定律,则有感应电流大小I=$\frac{0.1}{0.1}$=1A;则t=1s时,那么安培力大小为:F=BtIL=(0.4-0.2×1)×1×1=0.2N;
由左手定则可知,安培力垂直磁场方向斜向上,则将安培力分解,那么金属杆对挡板P的压力大小为:N=Fcos60°=0.2×0.5=0.1N,故C正确;
D、同理,当t=3s时,感应电动势仍为E=0.1V,电流大小仍为I=1A,由于磁场的方向相反,由左手定则可知,安培力的方向垂直磁感线斜向下,根据力的合成,则得金属杆对H的压力大小为:N′=F′cos60°=0.2×0.5=0.1N,故D错误;
故选:AC.
点评 本题考查楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用,掌握左手定则的内容,注意磁场随着时间变化的规律,及理解力的平行四边形定则的应用.
练习册系列答案
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