题目内容

【题目】如图所示,将一均匀导线围成一圆心角为90°的扇形导线框OMN,其中OMR,线框总电阻为r,圆弧MN的圆心为O点,将导线框的O点置于直角坐标系的原点,其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场,其磁感应强度大小为B,第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为2B.从t0时刻开始,让导线框以O点为圆心,以恒定的角速度ω沿逆时针方向做匀速圆周运动,则线框中的电流有效值为(  )

A. B. C. D.

【答案】D

【解析】

设电流逆时针方向为正方向;在0t时间内,线框从图示位置开始(t0)转过90°的过程中,产生的感应电动势为:E1BωR2;由闭合电路欧姆定律得,回路电流为:.根据楞次定律判断可知,线框中感应电流方向沿逆时针。在t2t时间内,线框进入第3象限的过程中,回路电流方向为顺时针。回路中产生的感应电动势为:E2BωR2+×2BωR2BωR23E1;感应电流为:I23I1;在2t3t时间内,线框进入第3象限的过程中,回路电流方向为顺时针。回路中产生的感应电动势为:E3BωR2+×2BωR2BωR23E1;感应电流为:I33I1;在3t4t时间内,线框出第4象限的过程中,回路电流方向为顺时针。回路中产生的感应电动势为:E4BωR2;由闭合电路欧姆定律得,回路电流为: .根据楞次定律判断可知,线框中感应电流方向沿顺时针;由此得到电流强度随时间的变化关系如图所示。

根据有效值的定义可得:I2r4tI12rt+I22rt+I32rt+I42rt,解得电流有效值I,所以ABC错误、D正确。选D

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