题目内容

13.如图甲所示,一个圆形线圈匝数n=1000匝、面积S=2×l0-2m2、电阻r=1Ω,在线圈外接一阻值为R=4Ω的电阻.把线圈放入匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面向里,磁场的磁感强度B随时间变化规律如图乙所示,0~4s内,通过电阻R的电量0.8C,t=5s时,a、b两点电势较高的是a点.

分析 0~4s内,由法拉第电磁感应定律,结合欧姆定律,并依据电量表达式q=It可得出电量综合表达式q=$\frac{△∅}{R+r}$,即可求解.
根据楞次定律,可确定感应电动势的方向,从而即可求解.

解答 解:根据法拉第电磁感应定律:$\overline{E}$=N$\frac{△∅}{△t}$,
及I=$\frac{\overline{E}}{R+r}$;  
得出电量综合表达式q=N$\frac{△∅}{R+r}$=1000×$\frac{0.4-0.2}{4+1}$×2×l0-2=0.8C;                      
当t=4到5s内,磁场在减小,根据楞次定律,感应电流方向顺时针,
由于电源内部电流方向从负极到正极,则a点电势高;
故答案为:0.8,a.

点评 解决本题的关键熟练掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律,以及闭合电路欧姆定律的内容,注意电源内部的电流方向是由负极到正极.

练习册系列答案
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1.霍尔效应是电磁现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流强度为I的电流,同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁场,则在M、N间出现大小为UH的电压,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足UH=k$\frac{IB}{d}$,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.
(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与M(选填“M”或“N”)端通过导线相连.
(2)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图乙所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向b(选填“a”或“b”),S2掷向c(选填“c”或“d”).
(3)已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示.
I(×10-3A)3.06.09.012.015.018.0
UH(×10-3V)1.11.93.44.56.26.8
根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出UH-I图线,请利用图线求出该材料的霍尔系数为1.5×10-3V•m•A-1•T-1(保留2位有效数字).

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