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如图所示,匀强磁场的磁感强度B=0.8T,竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNPQ,MN=PQ=2m,MP=NQ=1m,ab是用与线框相同的导线制成,它们单位长度的电阻R0=0.1Ω/m,不计摩擦.a

网友投稿  2022-12-16 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图所示,匀强磁场的磁感强度B=0.8T,竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNPQ,MN=PQ=2m,MP=NQ=1m,ab是用与线框相同的导线制成,它们单位长度的电阻R0=0.1Ω/m,不计摩擦.ab杆从MP处开始以v=5m/s 的速度向右匀速滑动.
(1)关于ab杆两端的电势差的讨论:
某同学认为:ab杆两端的电势差Uab就是路端电压,ab杆匀速切割磁感线时,感应电动势大小恒定,且内电阻r大小不变.当ab杆滑至线框正中间时,外电路电阻最大,此时,Uab有最大值,也即Uab的值是先变大后变小.
你认为该同学的判断是否正确?若他判断错误,你重新分析,并确定Uab的大小:若他的判断正确,请算出Uab的最大值.
(2)关于线框MNPQ的电功率P的讨论:
某同学认为:既然ab杆滑至线框正中间时,路端电压最大,此时线框MNPQ的电功率P也最大,所以P的值是先变大后变小.
你认为该同学的判断是否正确?请作出评价,并说明理由.(不需要定量计算.)
魔方格

◎ 答案

(1)正确.                                                        
ab杆在正中间时,外电阻最大,最大电阻为 Rm=
1
2
×(2+1)×R0=0.15Ω,杆ab的电阻r=0.1Ω,
感应电动势 ε=BLv=0.8×1×5V=4V
∴Uab的最大值为Uab=
ε
Rm+r
Rm=
4
0.15+0.1
×0.15V=2.4V

(2)错误.                                                        
线框MNPQ的电功率P就是电源输出功率,当R=r时,P最大,而ab杆在正中间位置的两侧某处,均有R=r.
所以,线框MNPQ的电功率P先变大、后变小、再变大、再变小. 
答:(1)该同学的判断正确.Uab的最大值为2.4V.
(2)该同学的判断错误,线框MNPQ的电功率P先变大、后变小、再变大、再变小.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,匀强磁场的磁感强度B=0.8T,竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNPQ,MN=PQ=2m,MP=NQ=1m,ab是用与线框相同的导线制成,它们单位长度的电阻R0=0.1Ω/m,不计摩擦.a…”主要考查了你对  【闭合电路欧姆定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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