（江蘇專用）2019高考物理三輪沖刺 第二篇 中檔題防錯 七 線圈在勻強磁場與在輻向型磁場中轉(zhuǎn)動時的比較

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1、七、線圈在勻強磁場與在輻向型磁場中轉(zhuǎn)動時的比較 例9　如圖所示,邊長為L的正方形線圈abcd,其匝數(shù)為n,總電阻為r,外電路的電阻為R,ab的中點和cd的中點的連線OO' 恰好位于勻強磁場的邊界線上,磁場的磁感應強度為B,若線圈從圖示位置開始,以角速度ω繞OO'軸勻速轉(zhuǎn)動,則以下判斷中正確的是(　　) A.閉合電路中感應電動勢的瞬時值表達式e=nBL2ω sin ωt B.在t =π2ω時刻,穿過線圈的磁通量為零,但此時磁通量隨時間變化最快 C.從t =0 時刻到t=π2ω時刻,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=n2B2L4πωR16(R+r)2 D.從t =0 時刻到t =π2ω時刻,通

2、過R的電荷量q=nBL22(R+r) 答案　BCD 解析　初始時刻,線圈平面處在中性面,穿過線圈的磁通量最大,為12BL2,線圈中的感應電動勢為0,即t=0時,e=0,閉合電路中感應電動勢的瞬時值表達式e =12nBL2ω sin ωt,選項A錯誤;在t =π2ω時刻,感應電動勢e =12nBL2ω最大,表示此時磁通量隨時間變化最快,但此時穿過線圈的磁通量為零,選項B正確;E=Em2=24nBL2ω,I有=Er+R=24·nBL2ωr+R,所以,從t =0時刻到t =π2ω時刻,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q =I有2Rt=n2B2L4πωR16(R+r)2,選項C正確;q=IΔt=nΔΦ(R+r

3、)Δt·Δt=nΔΦR+r,又ΔΦ=12BL2,可得,此時間段內(nèi)通過R的電荷量q=nBL22(R+r),選項D正確。 例10　有人設計了一個汽車“再生能源裝置”,原理簡圖如圖甲所示。當汽車減速時,線圈受到輻向磁場的阻尼作用助汽車減速,同時將產(chǎn)生的電能儲存。圖甲中,線圈匝數(shù)為n,ab長度為L1,bc長度為L2。圖乙是此裝置的側(cè)視圖。切割處磁場的磁感應強度大小恒為B,有理想邊界的兩個扇形磁場區(qū)邊線夾角都是90°。某次測試時,外力使線圈以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動,線圈中電流i隨時間t變化圖像如圖丙所示(I為已知量),取ab邊剛開始進入右側(cè)的扇形磁場時刻t=0。不計線圈轉(zhuǎn)軸處的摩擦,則(　　)

4、A.線圈在圖乙所示位置時,線圈中電流方向為a→b→c→d→a B.線圈在圖乙所示位置時,線圈產(chǎn)生電動勢的大小為12nBL1L2ω C.外力做功的平均功率為nBL1L2ωI2 D.閉合電路的總電阻為nBL1L2ωI 答案　ACD 解析　線圈在均勻輻向磁場中做切割磁感線運動,感應電動勢E=2nBL1v,其中v=12ωL2,解得E=nBL1L2ω,根據(jù)右手定則,圖乙中的線圈中電流方向為a→b→c→d→a,故A項正確,B項錯誤;根據(jù)歐姆定律,電流I=ER,解得R=nBL1L2ωI,線圈轉(zhuǎn)動一個周期時間內(nèi),產(chǎn)生電流的時間是半個周期,故外力做功的平均功率P=12I2R,解得P=nBL1L2ωI2,故C、D項正確。 【點評】　對于例9,易將線圈全部處在磁場中替代本題中的線圈一半處在磁場中而出錯;例10是輻向磁場,有同學會誤以為是正弦式交流發(fā)電機而出錯,這樣在遇到交流四值問題時要引發(fā)一系列錯誤,所以多做這類題比較有助于學生看清問題,理解問題的本質(zhì)。 2