题目内容

12.如图所示,abcd为水平放置的平行光滑金属导轨,导轨间距为l,电阻不计.导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B.金属杆放置在导轨上,与导轨的接触点为M、N,并与导轨成θ角.金属杆以ω 的角速度绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直,转动过程金属杆与导轨始终良好接触,金属杆单位长度的电阻为r.则在金属杆转动过程中(  )
A.M、N两点电势相等
B.金属杆中感应电流的方向是由N流向M
C.电路中感应电流的大小始终为$\frac{Blω}{2r}$
D.电路中通过的电量为$\frac{Bl}{2rtanθ}$

分析 由于导轨电阻不计,外电路电压为零,由此判断MN电势;根据楞次定律判断金属杆中感应电流的方向;根据导体转动切割磁感应线产生的感应电动势大小计算公式,结合闭合电路的欧姆定律求解感应电流大小;导体棒MN在回路中的电阻逐渐减小,不能计算通过电路的电量.

解答 解:A、由于导轨电阻不计,所以路端电压为零,即MN两点间的电压为零,M、N两点电势相等,A正确;
B、根据楞次定律可得回路中的感应电流方向为逆时针,所以金属杆中感应电流的方向是由M流向N,B错误;
C、设MN在回路中的长度为x,其接入电路的电阻为R=rx,根据导体转动切割磁感应线产生的感应电动势大小计算公式可得E=$\frac{1}{2}B{x}^{2}ω$,感应电流的大小为:I=$\frac{E}{R}=\frac{\frac{1}{2}B{x}^{2}ω}{rx}=\frac{Bxω}{2r}$,由于x逐渐减小,所以感应电流逐渐减小,C错误;
D、由于导体棒MN在回路中的有效切割长度逐渐减小,所以接入电路的电阻逐渐减小,不能根据q=$\frac{△Φ}{R}$计算通过电路的电量,D错误.
故选:A.

点评 本题主要是考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律;对于导体切割磁感应线产生的感应电动势情况有两种:一是导体平动切割产生的感应电动势,可以根据E=BLv来计算;二是导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势,可以根据E=$\frac{1}{2}B{r}^{2}ω$来计算.

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