（江蘇專用）2019高考物理三輪沖刺 第二篇 中檔題防錯(cuò) 七 線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)與在輻向型磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的比較

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1、七、線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)與在輻向型磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的比較 例9　如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)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(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO' 恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dòng),則以下判斷中正確的是(　　) A.閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e=nBL2ω sin ωt B.在t =π2ω時(shí)刻,穿過線圈的磁通量為零,但此時(shí)磁通量隨時(shí)間變化最快 C.從t =0 時(shí)刻到t=π2ω時(shí)刻,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=n2B2L4πωR16(R+r)2 D.從t =0 時(shí)刻到t =π2ω時(shí)刻,通

2、過R的電荷量q=nBL22(R+r) 答案　BCD 解析　初始時(shí)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,即t=0時(shí),e=0,閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e =12nBL2ω sin ωt,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在t =π2ω時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e =12nBL2ω最大,表示此時(shí)磁通量隨時(shí)間變化最快,但此時(shí)穿過線圈的磁通量為零,選項(xiàng)B正確;E=Em2=24nBL2ω,I有=Er+R=24·nBL2ωr+R,所以,從t =0時(shí)刻到t =π2ω時(shí)刻,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q =I有2Rt=n2B2L4πωR16(R+r)2,選項(xiàng)C正確;q=IΔt=nΔΦ(R+r

3、)Δt·Δt=nΔΦR+r,又ΔΦ=12BL2,可得,此時(shí)間段內(nèi)通過R的電荷量q=nBL22(R+r),選項(xiàng)D正確。 例10　有人設(shè)計(jì)了一個(gè)汽車“再生能源裝置”,原理簡(jiǎn)圖如圖甲所示。當(dāng)汽車減速時(shí),線圈受到輻向磁場(chǎng)的阻尼作用助汽車減速,同時(shí)將產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存。圖甲中,線圈匝數(shù)為n,ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。圖乙是此裝置的側(cè)視圖。切割處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B,有理想邊界的兩個(gè)扇形磁場(chǎng)區(qū)邊線夾角都是90°。某次測(cè)試時(shí),外力使線圈以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中電流i隨時(shí)間t變化圖像如圖丙所示(I為已知量),取ab邊剛開始進(jìn)入右側(cè)的扇形磁場(chǎng)時(shí)刻t=0。不計(jì)線圈轉(zhuǎn)軸處的摩擦,則(　　)

4、A.線圈在圖乙所示位置時(shí),線圈中電流方向?yàn)閍→b→c→d→a B.線圈在圖乙所示位置時(shí),線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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?yàn)閍→b→c→d→a,故A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)歐姆定律,電流I=ER,解得R=nBL1L2ωI,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期時(shí)間內(nèi),產(chǎn)生電流的時(shí)間是半個(gè)周期,故外力做功的平均功率P=12I2R,解得P=nBL1L2ωI2,故C、D項(xiàng)正確。 【點(diǎn)評(píng)】　對(duì)于例9,易將線圈全部處在磁場(chǎng)中替代本題中的線圈一半處在磁場(chǎng)中而出錯(cuò);例10是輻向磁場(chǎng),有同學(xué)會(huì)誤以為是正弦式交流發(fā)電機(jī)而出錯(cuò),這樣在遇到交流四值問題時(shí)要引發(fā)一系列錯(cuò)誤,所以多做這類題比較有助于學(xué)生看清問題,理解問題的本質(zhì)。 2