题目内容

18.如图所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线PQ、MN为磁感应强度为B的匀强磁场的边界,PQ与MN平行且相距2a,磁场方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直.从D点到达PQ边界开始到C点离开MN位置.下列结论正确的是(  )
A.回路中感应电流方向始终相同
B.回路受到的安培力方向先向左后向右
C.回路中感应电动势最大值Em=Bav
D.回路中感应电动势平均值$\overline{E}$=$\frac{1}{2}$Bav

分析 由楞次定律可判断电流方向,由左手定则可得出安培力的方向;
由E=BLv,分析过程中最长的L可知最大电动势;
由法拉第电磁感应定律可得出电动势的平均值.

解答 解:A、在闭合电路进入磁场的过程中,通过闭合电路的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向;
当线圈出磁场的过程中,通过闭合电路的磁通量逐渐减小,根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针方向,故A错误.
B、根据左手定则可以判断,回路受安培力方向始终向左,故B错误.
C、当半圆闭合回路进入磁场一半时,即这时等效长度最大为a,这时感应电动势最大,为Em=Bav,故C正确.
D、进入磁场的过程中,由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值$\overline E=\frac{△ϕ}{△t}=\frac{{B•\frac{1}{2}π{a^2}}}{{\frac{2a}{v}}}=\frac{1}{4}πBav$,同理,出磁场的过程中产生的平均电动势也是$\frac{1}{4}πBav$.故D错误.
故选:C

点评 当导体切割磁感线时,要注意切割的有效长度的确定;而对于求平均电动势要使用法拉第电磁感应定律进行计算.

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