题目内容

如图所示,一个半径为R的圆形区域内,有垂直于纸面向里的匀强磁场,其左侧有一个用金属丝制成的半径也为R的圆形线框,线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域,设电流逆时针方向为正。则线框从进入磁场开始计时,到完全通过磁场的过程中,线框中感应电流i随时间t变化的规律可能正确的是

B

解法一:如图,设从相切开始线圈向前移动的距离为l(l<R),由于匀速移动,所以l=vt。导线有效切割长为两圆公共弦长x,由几何关系可知这个公共弦长满足:,整理后得:,这是中心在(0,)的椭圆方程。由右手定则和切割公式及题意可知B答案正确。

解法二:两圆即将重合时,也就是线圈移动距离接近2R时,右侧弧切割,切割长度接近线圈直径,感应电动势接近正向最大;两圆刚过重合位置时,左侧弧切割,切割长度接近线圈直径,感应电动势接近负向最大;由圆的知识可知,有效切割长度越靠近磁场边界圆竖向直径,其随移动距离变化越慢,电动势变化越慢。综上所述B答案正确。

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