题目内容

10.如图所示,abcd是由同种材料且粗细均匀的电阻丝制成的矩形线框,线框水平固定且处于竖直向下的匀强磁场中.导体棒MN有电阻,可在ab和bc边上无摩擦滑动,且接触良好.当MN棒在水平拉力作用下由靠近ab边处向靠近cd边匀速滑动的过程中,下列说法正确的是(  )
A.MN棒中的电流大小保持不变B.MN棒两端电压先增大后减小
C.MN棒上拉力的功率先增大后减小D.MN棒消耗的电功率先增大后减小

分析 导体棒MN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MN运动到线框中线时,外电路的电阻最大,而MN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MN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MN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MN棒两端电压的变化.MN棒做匀速运动,拉力的功率等于电路中电功率,根据P=$\frac{{E}^{2}}{R+r}$分析拉力的功率变化.

解答 解:A、导体棒MN向右运动的过程中,外电阻先增大后减小,当MN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MN棒中的电流先减小后增大.故A错误.
B、MN棒做匀速运动,产生的感应电动势保持不变,外电阻先增大后减小,则MN棒两端的电压即路端电压先增大后减小.故B正确.
C、MN棒做匀速运动,拉力的功率等于电路中电功率,根据P=$\frac{{E}^{2}}{R+r}$得知,拉力的功率先减小后增大.故C错误.
D、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,并联总电阻大于MN棒的电阻,则知消耗的功率先减小后增大.故D错误.
故选:B.

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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