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16.如图所示,一有界匀强磁场的宽度为2L,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.正方形闭合线框abcd各边电阻相同,边长为L,在线框以速度v匀速穿过磁场区域的过程中,以下图象中能表示a、b两点电势差Uab随时间t变化的是(  )
A.B.C.D.

分析 分线框进入磁场、完全进入磁场和穿出磁场三个过程,由I=$\frac{E}{R}$求出各个过程感应电动势的大小,判断出方向,再画出图象;

解答 解:线框进入和穿出磁场过程:
ab或cd切割磁感线所产生的感应电动势为E=BLv,
由右手定则判断得知:线框进入磁场时,
线框中感应电流方向为adbca,ab间的电动势为正值,大小为$\frac{3}{4}$BLv;
完全进入时线圈中没有感应电流,但由于ab边切割磁感线,故ab两端的电势差存在;大小为BLv;方向为正;
穿出时cd边切割磁感线,电动势仍为E,此时ab边的电势差U=$\frac{BLv}{4}$;
故选:D.

点评 本题考查电磁感应中的图象问题,要注意明确当ab为电源时,两端的电压为路端电压;当cd切割时,ab作为用电器使用,电压即为其两端的电压.

练习册系列答案
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1.为了探究能量转化和守恒规律,某学习研究小组设计如图1所示装置进行实验.

(1)为了测定整个过程电路产生的焦耳热,需要知道螺线管线圈的电阻.用替代法测线圈电阻Rx的阻值可用如图2所示电路,图中RS为电阻箱(RS的最大阻值大于待测电阻Rx的阻值),S2为单刀双掷开关,R0为滑动变阻器.为了电路安全,测量前应将滑动变阻器的滑片P调至a,(填“a”或“b”)电阻箱RS阻值应调至最大(选填“最大”或“最小”).闭合S1开始实验,接下来有如下一些操作,合理的次序是CABED(选填字母代号):
A.慢慢移动滑片P使电流表指针变化至某一适当位置
B.将S2闭合在1端              
C.将S2闭合在2端
D.记下电阻箱上电阻读数
E.调节电阻箱RS的值,使电流表指针指在与上一次指针位置相同
(2)按图1所示装置安装实验器材后,将质量为0.50kg的条形磁铁拖一条纸带由静止释放,利用打点计时器打出如图3所示的纸带.磁铁下落过程中穿过空心的螺线管,螺线管与10Ω的电阻丝接成闭合电路,用电压传感器采集数据得到该电阻两端电压与时间的U-t图,并转换为U2-t图,如图4所示.
①经分析纸带在打第14点时,条形磁铁已经离线圈较远了,打第14点时磁铁速度为2.0米/秒.0~14点过程中,磁铁的机械能损失为0.18焦耳.(取两位有效数字,g取9.8m/s2
②若螺线管线圈的电阻是90Ω,又从图4中U2-t图线与时间轴所围的面积约为103格,可以计算磁铁穿过螺线管过程中,在回路中产生的总电热是0.10焦耳.(取两位有效数字)
③实验结果机械能损失与回路中电流产生的热量相差较大,试分析其原因可能磁铁的机械能损失还有一部分是;纸带克服摩擦力做功;磁铁克服空气阻力做功;在电磁感应过程中存在电磁辐射.

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