题目内容
5.如图1所示,光滑“∠”型金属支架ABC固定在水平面上,支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中,一金属导体棒EF放在支架上,用一轻杆将导体棒与墙固定连接,磁感应强度随时间变化的规律如图2所示,取垂直于水平面向下为正方向,则下列说法正确的是( )A. | t1时刻轻杆对导体棒的作用力最大 | |
B. | t2时刻轻杆对导体棒的作用力为零 | |
C. | t2到t3时间内,轻杆对导体棒的作用力先增大后减小 | |
D. | t2到t4时间内,轻杆对导体板的作用力方向不变 |
分析 根据法拉第电磁感应定律E=n$\frac{△B}{△t}S$,结合B-t图象中斜率表示$\frac{△B}{△t}$,最后再利用安培力公式,结合棒的受力平衡,逐项分析即可.
解答 解:AB、t1时刻B-t图象斜率为0,即$\frac{△B}{△t}$=0,所以感应电动势E=0,感应电流为I=0,安培力F安=BIL=0,轻杆对导体棒的作用力为零,故A错误,B正确;
C、设回路总电阻为R,根据法拉第电磁感应定律E=n$\frac{△B}{△t}S$,闭合电路欧姆定律I=$\frac{E}{R}$,安培力F安=BIL,联立得F安=$\frac{nSL}{R}•B•\frac{△B}{△t}$,其中$\frac{nSL}{R}$中各量均为定值;
B的大小在t2到t3时间内,从0逐渐增大到最大值,
$\frac{△B}{△t}$的大小,即图象的斜率,从最大值逐渐减小到0,
所以在t2到t3时间内$B•\frac{△B}{△t}$的大小有最大值,
所以F安的大小先从0增大到最大值,然后再减小到0,根据轻杆受力平衡,所以轻杆对导体棒的作用力先增大后减小,故C正确;
D、t2到t3时间内磁场垂直水平面向上,逐渐增加,根据楞次定律可知流过棒的电流从E到F;
t3到t4时间内磁场垂直水平面向上,逐渐减小,根据楞次定律可知流过棒的电流从F到E,
而磁场方向不变,所以根据左手定则可知棒EF所受安培力在t2到t3时间内向左,t3到t4时间内向右,故D错误.
故选:BC.
点评 本题考查电磁感应定律感生模型的动态分析,分析B-t图象,其斜率表示磁感应强度的变化率,要注意区分磁通量与磁通量的变化率,二者并无决定性关系,正确分析图象是解题关键.
练习册系列答案
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B. | 飞船与同步卫星的线速度之比为4:1 | |
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