（江苏专用）高考物理三轮冲刺 第二篇 中档题防错 七 线圈在匀强磁场与在辐向型磁场中转动时的比较-人教版高三物理试题VIP免费

七、线圈在匀强磁场与在辐向型磁场中转动时的比较例9如图所示,边长为L的正方形线圈abcd,其匝数为n,总电阻为r,外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B,若线圈从图示位置开始,以角速度ω绕OO'轴匀速转动,则以下判断中正确的是()A.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e=nBL2ωsinωtB.在t=π2ω时刻,穿过线圈的磁通量为零,但此时磁通量随时间变化最快C.从t=0时刻到t=π2ω时刻,电阻R上产生的热量为Q=n2B2L4πωR16(R+r)2D.从t=0时刻到t=π2ω时刻,通过R的电荷量q=nBL22(R+r)答案BCD解析初始时刻,线圈平面处在中性面,穿过线圈的磁通量最大,为12BL2,线圈中的感应电动势为0,即t=0时,e=0,闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e=12nBL2ωsinωt,选项A错误;在t=π2ω时刻,感应电动势e=12nBL2ω最大,表示此时磁通量随时间变化最快,但此时穿过线圈的磁通量为零,选项B正确;E=Em√2=√24nBL2ω,I有=Er+R=√24·nBL2ωr+R,所以,从t=0时刻到t=π2ω时刻,电阻R上产生的热量为Q=I有2Rt=n2B2L4πωR16(R+r)2,选项C正确;q=IΔt=nΔΦ(R+r)Δt·Δt=nΔΦR+r,又ΔΦ=12BL2,可得,此时间段内通过R的电荷量q=nBL22(R+r),选项D正确。例10有人设计了一个汽车“再生能源装置”,原理简图如图甲所示。当汽车减速时,线圈受到辐向磁场的阻尼作用助汽车减速,同时将产生的电能储存。图甲中,线圈匝数为n,ab长度为L1,bc长度为L2。图乙是此装置的侧视图。切割处磁场的磁感应强度大小恒为B,有理想边界的两个扇形磁场区边线夹角都是90°。某次测试时,外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动,线圈中电流i随时间t变化图像如图丙所示(I为已知量),取ab边刚开始进入右侧的扇形磁场时刻t=0。不计线圈转轴处的摩擦,则()A.线圈在图乙所示位置时,线圈中电流方向为a→b→c→d→aB.线圈在图乙所示位置时,线圈产生电动势的大小为12nBL1L2ωC.外力做功的平均功率为nBL1L2ωI2D.闭合电路的总电阻为nBL1L2ωI答案ACD解析线圈在均匀辐向磁场中做切割磁感线运动,感应电动势E=2nBL1v,其中v=12ωL2,解得E=nBL1L2ω,根据右手定则,图乙中的线圈中电流方向为a→b→c→d→a,故A项正确,B项错误;根据欧姆定律,电流I=ER,解得R=nBL1L2ωI,线圈转动一个周期时间内,产生电流的时间是半个周期,故外力做功的平均功率P=12I2R,解得P=nBL1L2ωI2,故C、D项正确。【点评】对于例9,易将线圈全部处在磁场中替代本题中的线圈一半处在磁场中而出错;例10是辐向磁场,有同学会误以为是正弦式交流发电机而出错,这样在遇到交流四值问题时要引发一系列错误,所以多做这类题比较有助于学生看清问题,理解问题的本质。