题目内容

7.如图所示,用均匀电阻丝制成的矩形框架abcd,放在匀强磁场中,且框架平面垂直磁感线,电阻为r的金属棒PQ垂直于ab边放在矩形框架上,并与其保持良好接触.现对导体棒施加一水平向右的拉力使它从ad处匀速向右运动至bc处,在这一过程中,下列说法中正确的是(  )
A.导体棒PQ两点的电压一定不变
B.水平拉力的功率可能是先增大后减小
C.矩形框架abcd消耗的电功率,可能先减小后增大
D.矩形框架abcd消耗的电功率,可能先增大后减小

分析 导体棒PQ向右运动切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,线框左右两部分并联,相当于外电路,当PQ运动到线框中线时,外电路的电阻最大,而PQ的感应电动势不变,根据推论:当外电阻等于电源的内电阻时,电源的输出功率最大,可知,由于外电阻与PQ电阻的关系未知,无法判断线框消耗的功率如何变化.根据闭合电路欧姆定律分析PQ棒中的电流强度变化情况.根据路端电压随外电阻增大而增大,判断PQ棒两端电压的变化.

解答 解:A、导体棒PQ向右运动的过程中,结合串并联电路的特点可知,外电阻先增大后减小,当PQ运动到线框中线时,外电路的电阻最大.根据闭合电路欧姆定律得知PQ棒中的电流先减小后增大.则PQ棒两端的电压即路端电压先增大后减小.故A错误.
B、PQ棒做匀速运动,拉力的功率等于电路中电功率,根据P=EI,由于棒中的电流先减小后增大,得知拉力的功率先减小后增大,故B错误.
C、矩形线框中消耗的电功率相当于电源的输出功率,根据推论:当外电阻等于电源的内电阻时,电源的输出功率最大.由题意,线框并联的总电阻先增大后减小,若最大值都小于电源内阻,则矩形框架abcd消耗的电功率可能先增大后减小:若并联总电阻大于PQ棒的电阻,则知消耗的功率先减小后增大.故C正确,D正确;
故选:CD.

点评 本题是电磁感应与电路的综合,关键抓住线框的总电阻先增大后减小,根据功率公式、欧姆定律等规律进行分析.

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